來自耶路撒冷希伯來大學的科學家們在一項新研究中解析了胚胎干細胞的多能性，即它們可以無限自我更新，并分化為人體內所有成熟細胞類型的能力。解析這一問題是現代生物學的一個重大挑戰，有可能加速實現胚胎干細胞在細胞治療和再生醫學中的應用。如果科學家們能夠復制實現多能性的機制，他們就可能在實驗室構建出能夠植入人體的細胞，用于治療以細胞死亡為特征的疾病，例如阿爾茨海默氏癥、帕金森氏癥和其他退行性疾病等。

為了闡明這些過程，希伯來大學Alexander Silberman生命科學研究所遺傳學系Eran Meshorer實驗室的研究人員結合分子、顯微及基因組方法，側重研究了胚胎干細胞特異性的表觀遺傳學信號。相關研究成果發表在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上。

表觀遺傳學機制的分子基礎是染色質，它由細胞中的DNA和結構性以及調控性的蛋白質構成。在博士生Shai Melcer完成的創新性研究中檢測了支持胚胎干細胞中一種“開放”染色質構象的機制。研究人員發現在胚胎干細胞中染色質并不是很凝聚，使得它們具有靈活地或“功能可塑性”轉變為任何細胞類型。

一種獨特的染色質結構蛋白化學修飾模式（可稱作組蛋白乙酰化和甲基化）使得胚胎干細胞中的染色質構象更松散。在早期分化過程中，這種模式改變促使染色質變得緊密。

然而有趣的是，作者們發現一種核纖層蛋白lamin A也是這個秘密的一部分。在所有分化的細胞類型中，lamin A結合到了染色質的緊密區域，將它們錨定到細胞的核被膜。胚胎干細胞缺失Lamin A，這有可能實現了細胞核中更自由、更動態的染色質狀態。作者們認為染色質可塑性就等同于功能可塑性，因為在所有活細胞中染色質均是由包括所有基因和所有蛋白質密碼的DNA構成。了解這一調控染色質功能的機制將有助于未來實現對胚胎干細胞的智能操控。

Meshorer. 博士說：“如果我們能應用這一對于賦予胚胎干細胞可塑性機制的新認識，那么我們就可以增進或減少DNA結合蛋白質的動力學。由此提高或降低細胞的分化潛能。這有可能加速實現胚胎干細胞在細胞治療和再生醫學中的應用。通過實現在實驗室中構建可植入人體的細胞，將其應用于治療各種以細胞死亡為特征的疾病。”