年2月8日，中国科学技术大学生命科学与医学部薛天教授课题组与瞿昆教授课题组合作，首次通过多组学研究（ATAC-seq、RNA-seq和组蛋白修饰测序），系统而全面地揭示了人胚胎视网膜与人视网膜类器官在发育和分化过程中染色质开放和基因表达动态变化的共性和差异，并发现新的转录因子参与调控人视网膜发育。
更进一步的是，该团队通过比较人和小鼠视网膜发育过程的表观遗传修饰，发现人胚胎视网膜发育受到特有的双价组蛋白修饰（H3K4me3和H3K27me3）调控。
研究成果以“ChromatinaccessibilityanalysisrevealsregulatorydynamicsofdevelopinghumanretinaandhiPSC-derivedretinalorganoids”为题，发表于国际知名杂志ScienceAdvances上。谢浩寰、张文、章梅为共同第一作者，薛天、瞿昆、章梅为共同通讯作者。
随着人多功能干细胞（hiPSC）技术和体外诱导分化技术的发展，由人多功能干细胞分化而来的体外人视网膜类器官作为一个良好的研究模型被广泛应用于模拟人胚胎视网膜发育进程、视网膜疾病生成与相关的药物研究。
然而，在体人胚胎视网膜和视网膜类器官在发育过程中，各自的染色质开放状态、动态调控和基因表达变化，及其异同尚不清楚，一方面限制了我们对在体人胚胎视网膜发育调控机制的了解，另一方面使得我们无法有效地优化视网膜类器官培养条件，难以获得高质量视网膜细胞用于视网膜移植修复损伤视觉。
图1人胚胎视网膜和类器官在发育过程中的比较分析。
研究团队通过对不同发育阶段的人胚胎视网膜和视网膜类器官进行多组学分析，描绘其在发育过程中的染色质可及性图谱和相关的基因表达水平变化（图1）。该研究通过染色质开放特征将人胚胎视网膜和类器官的发育阶段相似程度进行匹配，从而分析它们在染色质调控和基因表达特征上的共性与差异。实验结果揭示了人胚胎视网膜和类器官有着类似的重大发育转换阶段，并与染色质开放变动精准对应。
进一步地，研究者重构了人胚胎视网膜和类器官发育过程的转录因子调控网络，发现了新的参与人视网膜发育过程的转录因子-NFIB和THRA，并利用视网膜类器官进行了相应的功能验证。系统而全面地建立了“人视网膜分子机制发现–视网膜类器官基因操作验证”的闭环研究体系，解决了当前难以直接在人视网膜上进行基因操作和功能验证的难题。
该研究工作在表观遗传层面综合分析人视网膜发育过程中染色质特征，极大扩展了人们对胚胎视网膜发育过程的理解，为未来人胚胎视网膜发育研究和疾病形成提供一份宝贵的数据。
来源：中国科大薛天、瞿昆课题组
