多潜能干细胞具有无限的自我更新能力和分化能力，具有可产生机体所有细胞类型的潜能，其在疾病模型、药物筛选和细胞治疗等领域具有广泛的应用前景，但如何在体外诱导获得多潜能干细胞一直是生命科学领域的关键科学问题。
2018年06月21日，博奥晶典联合北京大学生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心邓宏魁研究组和李程研究组研究小分子化合物诱导体细胞重编程的结果荣登国际干细胞领域顶级期刊《Cell Stem Cell》(IF：23.394)，回答了多能性调控网络是如何逐步建立等重要科学问题，并进一步优化小分子诱导方法，显著加快体细胞重编程进程。
小分子化合物重编程为探索导致体细胞多能性的分子动力学提供了一个强有力的平台。虽然之前的研究已经发现在化学重编程的过程中有一个类似胚胎早期发育中胚外内胚层（XEN）样状态，但是体细胞多能性获取的分子基础很大程度仍然尚未定义。
本研究利用10X Genomics单细胞转录组测序技术分析小分子化合物重编程过程中的36,199个单细胞，高分辨率地解析了体细胞重编程全过程的基因表达谱，结合生物信息学方法，对早期胚胎细胞群体进行细胞重编程轨迹构建（图1）。并且通过识别相关的分子事件，揭示了早期胚胎动态重编程过程，鉴定到从XEN-like重编程到多能性状态的的关键因素，包括伴随的两细胞（2C）胚胎样转录特征、早期多能性程序的转录特征和显著的基因组DNA去甲基化的表观遗传学标签。
图1.大规模单细胞转录组测序构建早期胚胎重编程过程的动态图谱
并且进一步研究发现，在XEN-like细胞向CiPS细胞转变过程中，存在一群表达谱上高度类似胚胎发育早期二细胞期的细胞群，并命名为Ci2C-like（chemically induced two-cell embryo-like）细胞。进一步全基因组甲基化测序发现Ci2C-like细胞的DNA甲基化修饰被显著擦除，从表观遗传的角度证明了Ci2C-like细胞群体与二细胞胚胎的高度相似性；更重要的是，Ci2C-like相关基因在重编程后期发挥的关键正向作用（图2）。
图2.小分子诱导体细胞重编程的分子路径和细胞动态变化过程
在此基础上，通过改进小分子的处理方式，促进Ci2C-like相关基因的激活，从而大大加速了重编程进程，使化学重编程的诱导周期从40天缩短至16天（不传代诱导）。该研究首次在单细胞水平描绘了小分子诱导体细胞重编程过程的具体分子路径，阐明了XEN-like细胞向CiPS细胞转变的具体分子机制，发现了Ci2C-like细胞在多能性获得中的关键作用，并进一步优化了重编程体系（图3）。
图3.大规模单细胞转录组测序发现小分子诱导重编程过程中的两个关键中间状态（XEN-like、Ci2C-like），化学重编程的诱导周期从40天缩短至16天
该研究结果提供了更加简单和安全有效的方式来重新赋予成体细胞 “多潜能性”，开辟了一条新的途径实现体细胞重编程，为未来细胞治疗及人造器官提供了理想的细胞来源，给未来应用再生医学治疗重大疾病带来了新的可能。
该文章通讯作者邓宏魁教授
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10X Genomics 单细胞转录组测序平台简介
此外，还在大规模单细胞转录组测序的数据挖掘上开发了很多新的流程，从样品制备到数据挖掘，为单细胞转录组测序研究提供一站式服务。博奥晶典支持10X Genomics单细胞转录组测序国内首篇科研论文发表在《PNAS》，并且目前为止该平台国内最高分科研论文发表在国际干细胞领域顶级期刊《CellStem Cell》。
博奥晶典致力于大规模单细胞测序产品的开发和打磨，目前可开展如下单细胞测序产品的服务。
[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.
