在体外受精过程中, 通过胚胎植入前遗传性诊断(PGD)对有遗传风险患者的胚胎进行植入前活检和遗传学分析, 选择无遗传性疾病的胚胎植入子宫, 而PGD诊断异常的胚胎则会被丢弃。本研究尝试将PGD异常胚胎用于分离人胚胎干细胞, 以获得携带遗传缺陷的人胚胎干细胞系。利用荧光原位杂交技术对第3-5天胚胎进行PGD检测, 结果异常的胚胎进一步用于分离获取胚胎干细胞系, 然后对hES细胞系进行核型及干细胞表面标记、多能性基因表达、端粒酶活性以及分化能力等特征性鉴定。总共从13个PGD异常胚胎中分离获得8个人胚胎干细胞系, 建系效率为61.5%, 其中1个核型正常, 5个核型异常。说明利用PGD异常胚胎可以获得携带遗传缺陷的人胚胎干细胞系, 不仅为评估PGD技术临床结论的准确性提供了一种新方法, 更重要的是为研究各种遗传性疾病的发病机理提供了有效的细胞模型。

小鼠胚胎干细胞(Embryonic Stem Cells, ESCs)具有两种不同的多能性状态-原始态多能性(naive pluripotency)和始发态多能性(primed pluripotency), 这两种多能性干细胞在形态、自我更新维持条件、基因表达、表观遗传学特征以及单克隆形成率等方面都存在明显差别。传统条件下分离和培养的人胚胎干细胞(human Embryonic Stem Cells, hESCs)生物学特征更接近始发态多能性状态, 需依赖转基因操作才能获得和维持原始态多能性状态。本研究通过在培养体系中添加化学小分子成功地将已建系的始发态多能性hESCs转化为原始态多能性干细胞, 转化后hESCs呈紧密、圆形、隆起的三维克隆结构, 具有两条活化的X染色体, 单克隆形成率提高, 基因表达更接近原始态多能性特征。结果提示hESCs也存在两种多能性状态, 不同的体外培养环境可获得具备不同多能性特征的hESCs。原始态多能性状态的获得使hESCs在基因治疗、器官再生等领域具有广阔的应用前景, 而仅改变培养条件, 不依赖基因操作的培养方式大大提高了原始态多能性干细胞应用的安全性。