2021年2月23日，北京大學(xué)第三醫(yī)院（北醫(yī)三院）李默課題組卵巢癌發(fā)生相關(guān)研究成果和喬杰閆麗盈課題組關(guān)于早期胚胎發(fā)育機制方面的研究成果，同時在國際學(xué)術(shù)期刊《自然通訊》（Nature Communications）上在線發(fā)表。

李默課題組

喬杰閆麗盈課題組

卵巢癌是婦科致死率最高的惡性腫瘤，嚴重危害女性生命健康及生育能力。由于其異質(zhì)性強及轉(zhuǎn)移率高，該疾病的早期診斷與治療一直是腫瘤領(lǐng)域研究的重點與難點。李默課題組主要從事腫瘤的分子發(fā)生與治療新策略研究。近年來，主要通過化學(xué)生物學(xué)、分子生物學(xué)等交叉學(xué)科新技術(shù)，發(fā)現(xiàn)、解析臨床中重要科學(xué)問題。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-21519-3

此項研究中，李默課題組發(fā)現(xiàn)BRCA1伴侶基因BARD1的單突變（P24S或R378S）不產(chǎn)生致癌表型，而當兩單突變順式存在時，則聯(lián)合產(chǎn)生致癌效應(yīng)，導(dǎo)致BRCA1/BARD1復(fù)合體功能異常及基因組紊亂。該研究提出“非強表型突變”驅(qū)動腫瘤發(fā)生的可能，揭示了人體內(nèi)大量無表型突變或“良性”突變的潛在危機，也為家族型卵巢癌/乳腺癌的早期診斷提供了重要依據(jù)；同時提示，BARD1類似突變腫瘤患者適用于PARP抑制劑的靶向治療。

BARD1雙突變導(dǎo)致BRCA1/BARD1復(fù)合體DNA修復(fù)異常及腫瘤發(fā)生

北京大學(xué)第三醫(yī)院李默研究員為該論文的通訊作者，李文靜博士生和顧曉陽博士后為該論文的共同第一作者。該研究受國家自然科學(xué)基金面上項目等資助，以及國家婦產(chǎn)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心平臺資助。

此研究成果為該課題組系列研究成果之一。在課題組前期研究中發(fā)現(xiàn)，小分子多聚物PAR與抑癌基因BRCA1的分子聯(lián)系，揭示靶向化療藥物PARP抑制劑在卵巢癌與乳腺癌的作用機理，拓展了該化療藥物在臨床患者的適用范圍（Cancer Cell, Genes & Development, PNAS）；同時，課題組積極開展交叉領(lǐng)域合作，在腫瘤細胞RNA代謝、CRISPR技術(shù)改良等方面也取得突出成績，為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)提供了新思路（Cell Research, Nature Chemical Biology, Science Advances）。

哺乳動物胚胎發(fā)育起始于受精卵。胚胎在卵裂期發(fā)生合子基因組激活（ZGA），不斷分裂、分化，形成具有內(nèi)細胞團（ICM）和滋養(yǎng)外胚層（TE）細胞的囊胚。這一過程中發(fā)生了劇烈的轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳變化。喬杰團隊前期完成了對配子及早期胚胎各發(fā)育時期轉(zhuǎn)錄組、甲基化組等圖譜的繪制，為生殖領(lǐng)域相關(guān)研究提供了重要的線索。早期胚胎發(fā)育分子事件變化劇烈，同一階段不同胚胎及同一胚胎內(nèi)不同的細胞間均存在較高異質(zhì)性，這對于胚胎發(fā)育的轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳學(xué)調(diào)控研究十分重要。

近日，喬杰閆麗盈團隊開發(fā)了一種單細胞多組學(xué)測序技術(shù)（scNOMeRe-seq），該技術(shù)可同時對單個細胞的RNA表達、DNA甲基化、染色質(zhì)可及性進行分析。團隊利用這一技術(shù)首次對哺乳動物植入前胚胎在單細胞分辨率上多個層面的調(diào)控關(guān)系進行了全面聯(lián)合分析。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-21409-8

該研究的主要發(fā)現(xiàn)有：

1.利用胚胎中單細胞DNA甲基化信息的特征，成功實現(xiàn)了對從合子到八細胞發(fā)育階段的每個卵裂球進行遺傳譜系重建分析；在此基礎(chǔ)上，進一步研究發(fā)現(xiàn)，胚胎在前三次分裂過程中，胚胎中卵裂球間的轉(zhuǎn)錄異質(zhì)性逐漸增加，細胞的不對稱分裂可能是導(dǎo)致卵裂球在前三次分裂過程中轉(zhuǎn)錄組異質(zhì)性逐漸增加的主要原因；

2.既往研究發(fā)現(xiàn)，卵母細胞基因組在轉(zhuǎn)錄活躍的基因區(qū)高度甲基化，而在基因間區(qū)呈低甲基化。精子基因組在基因間區(qū)處于高甲基化水平。本研究發(fā)現(xiàn)，在植入前胚胎發(fā)育過程中，母本基因組高甲基化區(qū)域主要富集在基因區(qū)域，而父本基因組高甲基化區(qū)域主要富集在遠端的基因間區(qū)。結(jié)果提示，來源于卵母細胞和精子的等位基因間的DNA甲基化水平的差異在整個植入前胚胎發(fā)育過程中維持不變。進一步研究發(fā)現(xiàn)，在植入前胚胎發(fā)育過程中基因區(qū)域DNA甲基化與轉(zhuǎn)錄的正相關(guān)主要由母本基因組所致，父本基因區(qū)域的DNA甲基化與基因轉(zhuǎn)錄不相關(guān)；

3.通過對植入前胚胎的轉(zhuǎn)錄組和染色質(zhì)開放性的動態(tài)變化進行整合分析，發(fā)現(xiàn)了一系列可能參與調(diào)節(jié)ZGA過程的順式作用元件。包括多種組蛋白修飾（H3K4me3，H3K27ac和H3K27me3）在內(nèi)的多個層面表觀遺傳學(xué)修飾，并發(fā)現(xiàn)重復(fù)元件精確調(diào)節(jié)這些順式作用元件的活性，可確保合子基因組的正確激活。此外，單細胞水平轉(zhuǎn)錄因子活性和轉(zhuǎn)錄水平分析表明，Klf4、Rarg和Nr5a2在ZGA中可能具有重要作用；

4.研究確定了參與調(diào)節(jié)囊胚ICM/TE特異性轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的順式作用元件，其中部分順式作用元件早在合子時期已被激活，其余部分在發(fā)育過程中逐步激活。參與TE譜系特異性轉(zhuǎn)錄因子（Tcfap2a和Gata家族）在激活TE分化和抑制ICM分化中起著雙重作用。

以上研究不僅為植入前胚胎發(fā)育過程中的功能性調(diào)控提供了新的見解，而且為表觀遺傳調(diào)控機制的解析提供了啟示。

scNOMeRe-seq示意圖

北京大學(xué)第三醫(yī)院閆麗盈研究員和喬杰院士為該論文的通訊作者，王洋博士后、袁鵬博士、嚴智強博士和楊銘博士為該論文的共同第一作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和北京大學(xué)臨床科學(xué)家計劃專項支持。

北醫(yī)三院國家婦產(chǎn)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心成立于2014年，在中心主任喬杰院士的帶領(lǐng)下，研究領(lǐng)域重點圍繞生殖障礙性疾病研究、輔助生殖技術(shù)安全性、胚胎發(fā)育與遺傳診斷、生育力保護保存、圍產(chǎn)保健與胎兒醫(yī)學(xué)、婦科惡性腫瘤診治等，旨在建立針對女性生殖健康的全方位診療防控網(wǎng)絡(luò)體系。

目前，該中心擁有中國工程院院士1名、美國人文與科學(xué)院外籍院士1名，教育部“長江學(xué)者特聘教授”1名，并擁有10余名突出人才，已成為一支集基礎(chǔ)研究、臨床實踐、公共衛(wèi)生于一體的國家婦產(chǎn)疾病臨床研究團隊。團隊承擔了國家科技支撐計劃、國家重點研發(fā)計劃、衛(wèi)生部公益性行業(yè)科研專項、國家自然科學(xué)基金委重點專項和創(chuàng)新研究群體項目等多項國家重大科研項目，榮獲國家科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎3項、省部級一等獎3項、全國創(chuàng)新爭先獎1項，在NEJM、JAMA、Lancet、BMJ、Nature、Science、Cell等國際頂級期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論著300余篇。

來源：北醫(yī)三院