深入 研究 生殖細胞的起源與分化機制 是理解生育力的關鍵 。原始生殖細胞（ Primordial Germ Cell ,PGC）作為生殖細胞的前體，其在發(fā)育過程中所累積的遺傳或表觀遺傳異常，可能導致配子形成障礙，從而影響生育力的建立與維持。研究原始生殖細胞的發(fā)育機制不僅幫助我們更深入地理解人生殖系統(tǒng)建立的生物學過程，還為開發(fā)新的輔助生殖技術提供關鍵依據(jù)。

近年來的大量研究表明，表觀轉錄組修飾，尤其是 RNA 的 N 6 - 甲基腺苷（ m 6 A ）修飾，在生殖細胞的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮關鍵作用。 在體內(nèi)， m 6 A 修飾主要受三類蛋白調(diào)節(jié)。“編碼器”蛋白（ writer ， m 6 A 甲基化轉移酶）將甲基基團轉移到 RNA 上；“消碼器”蛋白（ eraser ， m 6 A 去甲基化酶）去除在 RNA 上的甲基化；“讀碼器”蛋白（ reader ， m 6 A 結合蛋白和 m 6 A 識別蛋白）識別 RNA 上的 m 6 A 修飾并且介導下游功能性反應。因此， RNA 上的 m 6 A 甲基化修飾是一個可逆的動態(tài)過程，分別由編碼器寫入和消碼器去除，并且通過讀碼器識別，影響不同生物學過程，最終參與細胞命運決定，包括生殖細胞發(fā)育的各個階段。

2025 年 5 月 27 日，浙江大學愛丁堡大學聯(lián)合學院陳迪團隊、中山大學腫瘤防治中心黃慧琳團隊及浙江大學醫(yī)學院梁洪青團隊合作，在Cell Stem Cell上發(fā)表了題為：IGF2BP1 restricts the induction of human primordial germ cell fate in an m6A-dependent manner的研究論文。該研究借助三維誘導分化體系，先將hESC誘導成為中間狀態(tài)的細胞，進而運用類器官三維培養(yǎng)的方式誘導出hPGC樣細胞（ hPGC -like cell ， hPGCLC ）。該研究發(fā)現(xiàn)，m6A修飾通過負向調(diào)控方式抑制體細胞向生殖細胞轉化并發(fā)現(xiàn)了一條限制人類生殖細胞特化的關鍵通路——m6A-IGF2BP1-OTX2-MacroH2A.1-TFAP2C調(diào)控軸。

由于人胚胎干細胞具有分化成為體內(nèi)各種細胞命運的潛能，包括生殖細胞。研究人員首先對人胚胎干細胞（ human embryonic stem cell ， hESC ）的 m 6 A 測序分析，鑒定出 m 6 A 修飾 mRNA 顯著富集在生殖系統(tǒng)發(fā)育和胚胎發(fā)育相關的基因，提示了 m 6 A 修飾可能參與生殖細胞發(fā)生發(fā)育的重要過程。雖然編碼器蛋白和消碼器蛋白決定了特定細胞里的 m 6 A 修飾譜，但是 m 6 A 修飾如何調(diào)控 RNA 命運從而參與調(diào)控細胞命運取決于讀碼器蛋白。研究人員借助基因敲降技術對 hESC 中 m 6 A 讀碼器蛋白分別敲降后并誘導為 hPGCLC ，發(fā)現(xiàn)僅 IGF2BP1 被敲降后會導致 hPGCLC 數(shù)量顯著增多。研究人員為了驗證這一表型，利用 CRISPR-Cas9 技術構建了 IGF2BP1 敲除 hESC 并將其誘導為 hPGCLC ， 結果證實了 IGF2BP1 缺失后會導致 hPGCLC 數(shù)量變多。

此外，研究人員發(fā)現(xiàn) m 6 A 編碼器蛋白 METTL3 和 METTL14 缺失或 m 6 A 擦除器蛋白 ALKBH5 和 FTO 過表達均會導致 hPGCLC 比例顯著增多，其表型與 IGF2BP1 敲除保持一 致。以上結果表明 m 6 A 修飾介導的表觀調(diào)控限制 hPGCLC 發(fā)生發(fā)育過程。

為了深入探索 m 6 A 修飾和 IGF2BP1 限制 hPGC 發(fā)生發(fā)育的分子機制，研究人員結合 m 6 A 修飾的 RNAs 、 IGF2BP1 所結合的 RNAs 、 IGF2BP1 敲除后下調(diào)基因的數(shù)據(jù)，交叉比對后篩選出 7 個可能下游因子。然后利用基因敲降技術和三維誘導分化體系，對下游基因進行篩選， 發(fā)現(xiàn)只有 OTX2 被敲降后，會使 hPGCLC 比例顯著增多，其表型與 m 6 A 修飾缺失和 IGF2BP1 敲除保持一致。此外，研究人員在 IGF2BP1 敲除細胞中回補 OTX2 ，發(fā)現(xiàn)過表達 OTX2 能挽救 IGF2BP1 敲除的表型，提示了 IGF2BP1 通過 調(diào)控 OTX2 的表達從而抑制了 hPGC 發(fā)生發(fā)育。

為了深入探究 轉錄因子 O TX2 如何限制 hPGC 發(fā)生發(fā)育，研究人員結合 RNA 測序和靶向切割和標簽化技術數(shù)據(jù)分析，對 OTX2 敲除細胞和 OTX2 過表達細胞進行全面分析。結果表明， OTX2 并非直接在轉錄層面上調(diào)控基因表達。研究人員通過免疫沉淀質(zhì)譜聯(lián)用技術分析 OTX2 相互作用的蛋白組，發(fā)現(xiàn) hPGC 正向調(diào)控因子 TFAP2C 與 OTX2 具有相互作用。研究人員利用了雙熒光素酶報告實驗檢測 hPGC 關鍵因子 SOX17 介導的熒光素酶活性，發(fā)現(xiàn)單獨 TFAP2C 表達促進 SOX17 介導的螢光素酶活性， TFAP2C 和 OTX2 共表達則抑制 SOX17 介導的螢光素酶活性，提示 OTX2 可能抑制 TFAP2C ，從而限制了 hPGC 發(fā)生發(fā)育。為了驗證 TFAP2C 是 OTX2 的下游因子，研究人員將 OTX2 單敲除、 TFAP2C 單敲除和 OTX2/TFAP2C 雙敲除 hESC 誘導為 hPGCLC 。結果表明，與對照組相比， OTX2 單敲除 hPGCLC 比例顯著增多，而 TFAP2C 單敲除和 OTX2/TFAP2C 雙敲除 hPGCLC 比例顯著減少，支持 OTX2 通過抑制 TFAP2C 的功能，從而限制 hPGCLC 發(fā)生發(fā)育的結論。

為了進一步探究 OTX2 在 hPGC 發(fā)生發(fā)育中如何抑制 TFAP2C 的功能，研究人員利用免疫沉淀質(zhì)譜聯(lián)用技術，捕獲對照組和 OTX2 單敲除細胞中 TFAP2C 相互作用蛋白組。通過與 OTX2 相互作用蛋白組數(shù)據(jù)、免疫熒光技術、基因敲降技術和三維誘導分化體系整合分析。研究人員發(fā)現(xiàn)，在生理狀態(tài)下， MacroH2A.1 、 TFAP2C 和 OTX2 三者形成穩(wěn)定的蛋白互作復合物，當 OTX2 缺失后， MacroH2A.1 與 TFAP2C 的相互作用顯著減弱，并且 MacroH2A.1 敲低 hESC 誘導為 hPGCLC ，其 hPGCLC 比例顯著增多，與 OTX2 敲除結果保持一致。該結果表明， MacroH2A.1 是介導 OTX2 抑制 TFAP2C 的關鍵下游因子。

綜上所述 ,這項研究揭示了m6A-IGF2BP1-OTX2-MacroH2A.1-TFAP2C信號軸，該通路通過多級級聯(lián)反應精確調(diào)控原始生殖細胞的發(fā)育進程，確保生殖細胞譜系的正常形成。這一發(fā)現(xiàn)不僅深化了人們對人類生殖發(fā)育的理解，而且有望為為生育力低下等生殖健康問題提供了新的研究方向。

浙江大學愛丁堡大學聯(lián)合學院研究員陳迪博士、中山大學腫瘤防治中心黃慧琳博士及浙江大學醫(yī)學院梁洪青博士為該論文的共同通訊作者。浙江大學愛丁堡大學聯(lián)合學院博士生張晉、古雅詩和童玲玲為論文共同第一作者。

https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(25)00181-X

制版人： 十一

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