近日，郑州大学第一附属医院孙莹璞/徐家伟课题组、清华大学生命科学院颉伟课题组合作研究揭示了人类早期胚胎发育组蛋白修饰重编程规律，发现人类早期胚胎发育染色质独特的亲本到合子表观基因组的转换模式，提出“Epigenome rebooting（表观基因组重启）”模型。研究成果以题为《Resetting histone modifications during human parental-to-zygotic transition（人类亲本-合子转变中组蛋白修饰重编程）》的论文，发表在Science（《科学》）杂志。孙莹璞教授、颉伟研究员、徐家伟教授为本文通讯作者，清华大学夏炜坤博士、于广博士，徐家伟教授和一附院姚桂东副研究员为本文共同第一作者。
在哺乳动物早期发育过程中，卵母细胞受精形成具有全能性的受精卵，并经过细胞分裂与分化形成植入前囊胚，后者包含具有多能性的内细胞团。伴随着发育的进行，表观遗传学修饰经历了剧烈的重编程。由于人类卵细胞和早期胚胎样本稀缺性以及极低量细胞组蛋白修饰技术的缺乏，人类早期胚胎发育中组蛋白修饰的重编程规律以及功能并不清楚。该研究团队优化并建立了可识别低至50个细胞中的组蛋白修饰染色质定向捕获分割技术（CUT&RUN），并针对人类早期胚胎样本进行了优化，进一步在人类卵母细胞、合子基因组激活（ZGA）前后胚胎和内细胞团等时期检测了H3K4me3和H3K27me3的动态变化，在ZGA后的胚胎中检测了H3K27ac的分布。研究团队结合染色质图谱和已发表的单细胞转录数据，预测了人类各谱系的关键调控因子，并发现在人囊胚的内细胞团和滋养外胚层中，许多内细胞团（包括上胚层和原始内胚层）的特异基因会被H3K27me3所标记，而滋养外胚层的特异基因则几乎没有这样的标记，揭示不同谱系基因在早期发育分化过程中具有差异性表观遗传调控，这种标记模式可能和不同谱系命运决定的差异相关。
该研究系统分析了人类早期胚胎组蛋白修饰重编程规律，阐明了人类特有的组蛋白修饰动态变化规律，揭示了“表观基因组重启”机制，对于认识人类生命起始以及辅助生殖技术中胚胎的早期发育和调控规律具有重要理论意义。该研究获得了国家自然科学基金委、国家科技部、北京市科委和生命科学联合中心以及美国霍华德休斯医学研究所国际研究学者等多个项目的支持，同时该课题得到了河南省科技厅生殖与遗传重点实验室、河南省妇产疾病（生殖医学）临床医学研究中心，清华大学实验动物中心、生物医学测试中心基因测序平台以及计算平台的大力协助和支持。
