
近日,西南医科大学附属医院神经外科研究团队在国际知名期刊《自然·通讯》(Nature Communications,中科院1区,影响因子15.7)上发表重磅研究成果,首次揭示同源框转录因子OTX2是阻碍人多能干细胞向8细胞期全能性干细胞重编程的关键抑制因子。该发现为解析人类早期胚胎发育机制、高效制备全能性干细胞提供了全新理论框架,相关研究于2026年1月19日正式刊发。
在人类早期胚胎发育进程中,合子基因组激活是发生于8细胞期的核心事件,标志着发育控制权从母源因子向合子自身转移,意味着生命程序正式启动,此阶段的细胞具备发育为完整个体的全能性。近年来,体外将人多能干细胞重编程为类似8细胞期的全能性干细胞(8-cell-like cells,8CLCs),已成为研究人类早期胚胎发育的重要工具,但这一重编程过程的核心调控因子与内在机制始终尚不明确,制约了相关领域的深入探索。
为破解这一科学难题,西南医科大学附属医院神经外科研究团队开展系统性研究。通过分析早期胚胎数据,团队发现OTX2在合子至4细胞期呈高表达状态,进入8细胞期后表达水平显著下降,具备典型的母源因子特征;同时,在体外诱导8CLCs的过程中,OTX2的表达量与全能性标志物呈显著负相关,这一特征提示其可能在重编程过程中扮演抑制角色。
为验证猜想,团队开展系列实验,结果显示:敲除OTX2后,8CLCs的产生效率得到显著提升,且所得细胞在转录组和表观遗传层面均高度模拟人类8细胞期胚胎及桑葚胚。进一步的体内实验证实,这些细胞具备向胚胎及胚外组织分化的扩展发育潜能,全能性特征显著。机制层面研究表明,OTX2通过直接结合并抑制关键8细胞期基因和转座子发挥抑制作用,而其缺失可协同DUX4进一步提升8CLCs诱导效率(图2为OTX2抑制全能性重编程机制示意图)。
该研究不仅系统揭示了OTX2作为维持人多能干细胞状态、抑制其向全能性重编程的关键屏障,更深化了对人类生命起始阶段编程逻辑的科学理解,为高效制备人全能性干细胞、推进神经系统发育研究及相关疾病机制探索提供了重要理论支撑和新的研究方向。
据悉,西南医科大学附属医院神经外科助理研究员孔熙、江南,生殖医学科陈绍威,泸州新药评价研究中心研究助理张兴友为该论文共同第一作者;神经外科谢冰清研究员、谢皇帆研究员和江涌教授为共同通讯作者。神经外科彭建华教授、尹世刚研究员,以及研究实习员黄安、胡利、易思萌为课题研究提供了大力支持。该研究工作得到国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金区域联合重点项目、四川省科技计划等项目的资助。