南开新闻网讯（记者 丛敏）近日，南开大学药物化学生物学全国重点实验室帅领教授团队通过在小鼠胚胎干细胞中过表达关键基因Hmgn3，发现可成功激活干细胞的发育全能性，同时与其下游的Dux基因家族互作发挥作用。本研究为早期胚胎发育和再生医学研究提供了全新的策略和模型。相关研究成果以“Hmgn3 is critical for inducing totipotency in mouse embryonic stem cells”为题，发表于中国科学院卓越科技期刊《科学通报》（Science Bulletin）。
小鼠胚胎干细胞（ESCs）因其无限增殖和多分化潜能等特性而成为发育生物学研究的理想工具。然而，这些干细胞却无法分化至胚外的胎盘和卵黄囊等组织，因此亟需开发发育潜能更高的全能性干细胞，以适应快速发展的发育生物学研究。全能性指一个细胞能够分化到一个胎儿的所有细胞类型，以及其胚外附属物（包括胎盘和卵黄囊等）的最高发育潜能。近年来，研究人员通过优化培养基可以在一定程度上获得全能性样干细胞，但其背后的精确调控机制目前尚不明确。
本项研究中，团队成功建立了Hmgn3过表达的胚胎干细胞系（Hmgn3-OE ESCs），该细胞系表现出超越野生型ESCs的细胞可塑性。利用嵌合体实验，发现Hmgn3的过表达使该细胞在体内可稳定贡献到胎儿、胎盘和卵黄囊，而敲除其下游关键基因Dux则会严重削弱这种能力。此外，Hmgn3-OE ESCs还能在体外高效自组织形成囊胚样结构（Blastoids），并呈现和野生型囊胚极其相似的细胞分子和发育属性，进一步证实了其全能性。这些结果证实了Hmgn3这一单个基因在激活干细胞全能性、构建人工胚胎模型等方面的巨大潜力。本研究为干细胞分化潜能拓展和早期胚胎发育调控等研究提供了一个全新且高效的平台。
图：Hmgn3在激活干细胞全能性中扮演重要角色
该研究首次揭示了Hmgn3作为“全能性关键开关”的核心作用，为理解哺乳动物早期生命发育的调控网络提供了全新视角。帅领表示：“与复杂的化学诱导法相比，这种单基因诱导策略更加简洁、高效，所获得的‘人工胚胎’模型将为药物筛选、发育疾病等方向提供理想的体外研究平台。”
南开大学药物化学生物学全国重点实验室教授帅领、博士高倩、副教授张文豪，以及天津市第一中心医院副院长张雅敏为论文共同通讯作者。该成果受到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等多个项目的资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927325010473
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