2014年12月21日，同济大学生命科学与技术学院高绍荣课题组与江赐忠教授课题组在《BMC Biology》杂志在线发表题为“Nucleosome organizations in induced pluripotent stem cells reprogrammed from somatic cells belonging to three different germ layers”的文章。该文章报道了从不同胚层组织细胞重编程而来的可诱导多能性干细胞（iPSC）的核小体排布模式的特点。

        2006年，日本科学家山中伸弥发现通过将4个在胚胎干细胞中高表达的基因在体细胞中过表达，可以将已处于终末分化的体细胞转变成为具有多能性的干细胞，我们称之为可诱导多能性干细胞（iPSC）。在体细胞重编程为iPSC的过程中发生染色质重塑。核小体是真核细胞染色质的基本结构单元，控制DNA的可接触性，从而调控许多生理过程，包括DNA复制、转录、修复、外显子定界等。体细胞重编程中重建的核小体定位模式与胚胎干细胞的有多大相似程度并不清楚。本课题中，我们利用高通量测序技术，绘制了分别由内、中、外胚层细胞诱导的小鼠iPS细胞与胚胎干细胞的全基因组单核小体图谱与基因表达谱。比较分析发现这些细胞系的基因表达谱有高度相似。全能性细胞（iPSC与ESC）之间全基因组的核小体占有（occupancy）也是高度相似，但全能性细胞与小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）之间全基因组的核小体占有呈现显著差别。转录起始位点(TSS)附近的核小体分布对基因的转录调控有重要作用。分析表明这些全能性细胞系在TSS附近的核小体分布高度相似无法区分。但表达基因与沉默基因TSS附近的核小体分布呈现截然不同的模式，对于激活的基因TSS附近有典型的-1、NDR（核小体缺失区）、+1、+2、+3等核小体分布，而沉默的基因没有这种核小体分布，并且TSS被一个核小体占有而被屏蔽。这一模式在所有细胞系中一样。此外，全能性因子（如Oct4, Sox2, Nanog等）、其它与全能性密切关联的重要转录因子、绝缘子CTCF等不同类型的转录因子与核小体形成各自特异的空间关系，参与到重编程过程中全能性的维持。重编程前组织特异性表达的基因在诱导后的iPS细胞中表达没有差异，核小体分布也是如此。在重编程所得的iPSC中不携带能反映其父代组织来源的残留基因表达信息与核小体占有信息。这些结果表明重编程过程中核小体分布被精确重塑，从而与转录因子形成各自独特的空间关系，达到精确调控基因转录表达，从而维持全能性。这一结果也暗示核小体是否被精确重塑到与胚胎干细胞的没有差异可以作为潜在的检验iPS细胞质量的一个标准。为iPS细胞在再生医学与临床细胞替代疗法提供理论依据。

        我校生命科学与技术学院高绍荣教授课题组与江赐忠教授课题组共同完成这项工作。高绍荣教授与江赐忠教授为本文的共同通讯作者，高绍荣实验组的陶瑜，蒋永华与江赐忠实验组的郑炜圣，丁桂涛为论文的共同第一作者。该项研究得到国家科技部、国家自然科学基金委等的支持。