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近日，南開大學藥物化學生物學全國重點實驗室帥領教授團隊通過在小鼠胚胎干細胞中過表達關鍵基因Hmgn3，發現可成功激活干細胞的發育全能性，同時與其下游的Dux基因家族互作發揮作用。本研究為早期胚胎發育和再生醫學研究提供了全新的策略和模型。相關研究成果以“Hmgn3 is critical for inducing totipotency in mouse embryonic stem cells”為題，發表于中國科學院卓越科技期刊《科學通報》（Science Bulletin）。

　　小鼠胚胎干細胞（ESCs）因其無限增殖和多分化潛能等特性而成為發育生物學研究的理想工具。然而，這些干細胞卻無法分化至胚外的胎盤和卵黃囊等組織，因此亟需開發發育潛能更高的全能性干細胞，以適應快速發展的發育生物學研究。全能性指一個細胞能夠分化到一個胎兒的所有細胞類型，以及其胚外附屬物（包括胎盤和卵黃囊等）的最高發育潛能。近年來，研究人員通過優化培養基可以在一定程度上獲得全能性樣干細胞，但其背后的精確調控機制目前尚不明確。

　　本項研究中，團隊成功建立了Hmgn3過表達的胚胎干細胞系（Hmgn3-OE ESCs），該細胞系表現出超越野生型ESCs的細胞可塑性。利用嵌合體實驗，發現Hmgn3的過表達使該細胞在體內可穩定貢獻到胎兒、胎盤和卵黃囊，而敲除其下游關鍵基因Dux則會嚴重削弱這種能力。此外，Hmgn3-OE ESCs還能在體外高效自組織形成囊胚樣結構（Blastoids），并呈現和野生型囊胚極其相似的細胞分子和發育屬性，進一步證實了其全能性。這些結果證實了Hmgn3這一單個基因在激活干細胞全能性、構建人工胚胎模型等方面的巨大潛力。本研究為干細胞分化潛能拓展和早期胚胎發育調控等研究提供了一個全新且高效的平臺。

圖：Hmgn3在激活干細胞全能性中扮演重要角色

　　該研究首次揭示了Hmgn3作為“全能性關鍵開關”的核心作用，為理解哺乳動物早期生命發育的調控網絡提供了全新視角。帥領表示：“與復雜的化學誘導法相比，這種單基因誘導策略更加簡潔、高效，所獲得的‘人工胚胎’模型將為藥物篩選、發育疾病等方向提供理想的體外研究平臺。”

　　南開大學藥物化學生物學全國重點實驗室教授帥領、博士高倩、副教授張文豪，以及天津市第一中心醫院副院長張雅敏為論文共同通訊作者。該成果受到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金等多個項目的資助。