师兄新作！Cell Stem Cell背靠背 | 吴军等建立了一种全新的全能干细胞

如果在保持自分泌生长和存活信号的同时，将形成态上胚层细胞从谱系诱导性刺激中隔离可能会阻止发育进程，但会维持增殖状态。Nodal，FGF4和FGF5在植入后的早期上胚层细胞中广泛表达，并促进小鼠ESC的谱系获能，因此作为支持形成态多能性的候选基因，给予FGF和Nodal通路的适度刺激可能会维持形成态细胞群。作者通过显微解剖分离E5.5上胚层细胞并在特定条件下培养，发现在没有其他刺激的情况下，将Nodal /activin途径激活与自分泌FGF活性相结合可能会使细胞悬浮在多能性的形成阶段。需要注意的是，与ESC或EpiSC不同，形成态干细胞（以下简称FSC）能够直接对生殖细胞诱导作出反应。因此，给予qRT-PCR验证一系列生殖细胞标志物的表达，作者将衍生细胞指定为FSC。

EpiSC通常不会对囊胚注入嵌合体发挥作用，除非进行基因修饰以增强内细胞团（ICM）整合及存活，而作者通过囊胚注射三种携带报告基因的不同胚胎来源的FS细胞后，发现尽管FSC和原代形成态上胚层细胞可以贡献产生囊胚嵌合体，但其效率低于ESC或ICM细胞。为了进一步证实细胞身份，作者通过RNA-seq对FSC，ESC以及EpiSC进行比较，并确定328个在FSC中上调的基因且主要集中在离子转运和细胞黏附通路。

那么FSC与其他两种阶段细胞相比，就特定生长因子和转录因子的依赖性而言是否存在差异？作者通过评估转录组数据，ATAC-seq和ChIP-seq，以及CRISPR-Cas9技术，证实FGF和Nodal/activin通路对FSC维持的重要性，并鉴定出826个在FSC中特异性富集峰。值得注意的是，FSC的2417个二价启动子中存在特异的Prdm14，而它是编码生殖细胞关键决定因子之一。此外，FSC和EpiSCs也同样显示不同的转录因子依赖性，对于维持FSC状态稳定而言，Otx2而非Etv4/5是必需的，而EpiSCs却恰恰相反。

在研究的最后，作者使用三种人源多能干细胞（human pluripotent stem cells, hPSC）cR-H9EOS，cR-Shef6和HNES以衍生人类形成态干细胞样细胞系，并通过制备RNA-seq文库与hPSC进行全转录组比较。重要的是，作者研究了将小鼠FSC培养条件直接应用于人ICM外植体的过程，胚胎来源的细胞表现出与上述人类形成态干细胞样细胞系相似的形态和生长行为，并且未检测到初始态特异性转录因子KLF4和KLF17的表达，而检测到一些在形成态细胞中表达而在hPSC中下调的基因转录本。

总的来说，这项研究通过从小鼠上胚层细胞衍生出形成态干细胞，并借助全转录组分析，ATAC-seq，ChIP-seq等多种手段分析这类中间态细胞的特征，且将这一应用拓展到人类形成态干细胞的研究当中。这些发现加深了对干细胞研究领域的理解，也或许对疾病模型的创建和干细胞疗法的推动发挥积极作用。