多潛能干細胞具有無限的自我更新能力和分化能力，具有可產生機體所有細胞類型的潛能，其在疾病模型、藥物篩選和細胞治療等領域具有廣泛的應用前景，但如何在體外誘導獲得多潛能干細胞一直是生命科學領域的關鍵科學問題。
2018年06月21日，博奧晶典聯合北京大學生命科學學院、北大-清華生命科學聯合中心鄧宏魁研究組和李程研究組研究小分子化合物誘導體細胞重編程的結果榮登國際干細胞領域頂級期刊《Cell Stem Cell》(IF：23.394)，回答了多能性調控網絡是如何逐步建立等重要科學問題，并進一步優化小分子誘導方法，顯著加快體細胞重編程進程。
小分子化合物重編程為探索導致體細胞多能性的分子動力學提供了一個強有力的平臺。雖然之前的研究已經發現在化學重編程的過程中有一個類似胚胎早期發育中胚外內胚層（XEN）樣狀態，但是體細胞多能性獲取的分子基礎很大程度仍然尚未定義。
本研究利用10X Genomics單細胞轉錄組測序技術分析小分子化合物重編程過程中的36,199個單細胞，高分辨率地解析了體細胞重編程全過程的基因表達譜，結合生物信息學方法，對早期胚胎細胞群體進行細胞重編程軌跡構建（圖1）。并且通過識別相關的分子事件，揭示了早期胚胎動態重編程過程，鑒定到從XEN-like重編程到多能性狀態的的關鍵因素，包括伴隨的兩細胞（2C）胚胎樣轉錄特征、早期多能性程序的轉錄特征和顯著的基因組DNA去甲基化的表觀遺傳學標簽。
圖1.大規模單細胞轉錄組測序構建早期胚胎重編程過程的動態圖譜
并且進一步研究發現，在XEN-like細胞向CiPS細胞轉變過程中，存在一群表達譜上高度類似胚胎發育早期二細胞期的細胞群，并命名為Ci2C-like（chemically induced two-cell embryo-like）細胞。進一步全基因組甲基化測序發現Ci2C-like細胞的DNA甲基化修飾被顯著擦除，從表觀遺傳的角度證明了Ci2C-like細胞群體與二細胞胚胎的高度相似性；更重要的是，Ci2C-like相關基因在重編程后期發揮的關鍵正向作用（圖2）。
圖2.小分子誘導體細胞重編程的分子路徑和細胞動態變化過程
在此基礎上，通過改進小分子的處理方式，促進Ci2C-like相關基因的激活，從而大大加速了重編程進程，使化學重編程的誘導周期從40天縮短至16天（不傳代誘導）。該研究首次在單細胞水平描繪了小分子誘導體細胞重編程過程的具體分子路徑，闡明了XEN-like細胞向CiPS細胞轉變的具體分子機制，發現了Ci2C-like細胞在多能性獲得中的關鍵作用，并進一步優化了重編程體系（圖3）。
圖3.大規模單細胞轉錄組測序發現小分子誘導重編程過程中的兩個關鍵中間狀態（XEN-like、Ci2C-like），化學重編程的誘導周期從40天縮短至16天
該研究結果提供了更加簡單和安全有效的方式來重新賦予成體細胞 “多潛能性”，開辟了一條新的途徑實現體細胞重編程，為未來細胞治療及人造器官提供了理想的細胞來源，給未來應用再生醫學治療重大疾病帶來了新的可能。
該文章通訊作者鄧宏魁教授
“2018單細胞測序技術應用研討會”做現場報告
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10X Genomics 單細胞轉錄組測序平臺簡介
此外，還在大規模單細胞轉錄組測序的數據挖掘上開發了很多新的流程，從樣品制備到數據挖掘，為單細胞轉錄組測序研究提供一站式服務。博奧晶典支持10X Genomics單細胞轉錄組測序國內首篇科研論文發表在《PNAS》，并且目前為止該平臺國內最高分科研論文發表在國際干細胞領域頂級期刊《CellStem Cell》。
博奧晶典致力于大規模單細胞測序產品的開發和打磨，目前可開展如下單細胞測序產品的服務。
[1]Ting Zhao, Yao Fu, Jialiang Zhu, ...,JunQuan Xu, Chao Tang, Cheng Li, Hongkui Deng et al, Single-Cell RNA-Seq Reveals Dynamic Early Embryonic-like Programs during Chemical Reprogramming .(2018.6). Cell stem cell 23, 1–15.
