世界首個人類早期胚胎DNA甲基化全景觀圖譜

本報北京7月25日電（記者田雅婷通訊員仰東萍）記者25日從北京大學第三醫院獲悉，該院生殖醫學中心喬傑研究組與北京大學生命科學學院生物動態光學成像中心湯富酬研究組合作，繪就了世界首個人類早期胚胎DNA甲基化全景觀圖譜。這一成果日前已在線發表於《自然》，影響因子達38.597。

據介紹，哺乳動物的胚胎髮育起始於單個受精卵細胞，父母的表觀遺傳記憶信息主要是DNA甲基化，需要在精子和卵細胞結合後被擦除，只保留特定的部分傳遞給下一代的個體。但由於技術上的困難以及所需研究材料的缺乏，研究人員一直無法在全基因組水平上，分析人類植入前胚胎的DNA甲基化動態模式。此次研究成果的貢獻，主要表現在五個方面。

第一，受精前，精子和卵母細胞中的DNA甲基化程度均很高，而受精後，父母的表觀遺傳記憶均被大規模擦除，到植入前的囊胚階段，胚胎的DNA甲基化水平降到最低點。但是在這一全基因組範圍的DNA去甲基化過程中，標記著印記基因的DNA甲基化得以精確維持和保留。

第二，受精前，精子基因組DNA甲基化程度顯著高於卵母細胞，而在受精之後，來自精子的父源DNA去甲基化速度快於來自卵母細胞的母源DNA去甲基化速度。到受精卵晚期，父源DNA甲基化程度已經低於母源DNA甲基化程度。

第三，受精卵基因組DNA去甲基化過程呈現強烈的異質性，在相同發育階段的不同受精卵中，基因組DNA的甲基化程度有顯著差異。

第四，在人類早期胚胎DNA甲基化組的大規模去甲基化過程中，與進化上更年輕、更活躍的轉座子相比，進化上更古老的轉座子重複序列上的DNA去甲基化程度更徹底。這表明，人類早期胚胎在植入前發育過程中，在擦去表觀遺傳記憶和抑制轉座子重複序列的轉座活性之間巧妙地取得了平衡。

第五，首次發現在人類卵母細胞中的非CpG位點上存在大量的DNA甲基化，並且發現基因區的非CpG位點的甲基化程度跟相應基因的表達成正相關關係，說明非CpG位點的甲基化可能參與調控基因轉錄。

據悉，此項研究提供了一個全面的人類早期胚胎DNA甲基化調控網路研究框架，對於人類認識自身早期胚胎髮育過程中表觀遺傳調控機制、輔助生殖技術的安全性評估與改善以及臨床上疑難病例的診治均具有非常重要的意義。