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近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院潘光锦课题组在《自然·通讯》（Nature Communications）上发表了一项重要研究成果，题为“PRC2 specifies ectoderm lineages and maintains pluripotency in primed but not naive ESCs”。该研究揭示了PRC2复合物在决定人胚胎干细胞能否向外胚层谱系分化中的关键作用，并阐明了其在维持幼稚态（naive）和始发态（primed）两种多能性状态中的不同功能。

组蛋白H3第27位赖氨酸三甲基化（H3K27me3）是一种重要的组蛋白修饰，通过抑制基因表达，在X染色体失活、胚胎发育和疾病发生中发挥关键作用。H3K27me3的形成由多梳蛋白抑制复合物2（PRC2）介导，其核心组分包括EED、SUZ12、EZH1和EZH2，其中EZH1和EZH2具有H3K27甲基转移酶活性。虽然PRC2和H3K27me3在小鼠胚胎发育中的作用已被广泛研究，但它们在细胞命运转变，特别是人胚胎干细胞多能性与分化过程中的作用机制尚不清楚。

潘光锦课题组利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，在人胚胎干细胞中分别敲除PRC2的核心组分。研究发现，完全缺失PRC2（如敲除SUZ12、EED或同时敲除EZH1/EZH2）会导致人胚胎干细胞退出多能性状态，并倾向于自发分化为中内胚层谱系；而单独缺失EZH1或EZH2的细胞虽能维持未分化状态，但无法有效产生神经外胚层。这表明PRC2不仅对维持人胚胎干细胞多能性至关重要，还特化了神经外胚层的形成。

通过构建可诱导敲除PRC2的人胚胎干细胞系，课题组确认BMPs蛋白的激活是PRC2缺失引起自发分化的原因。进一步实验显示，缺失PRC2的小鼠胚胎干细胞仍能维持自我更新，但转变为始发态的小鼠上胚层干细胞后会发生自发分化；而将人胚胎干细胞转变为幼稚态时，缺失PRC2反而能维持其多能性。这些结果揭示了PRC2在细胞命运决定中谱系特化和不同多能性状态的特异性作用，为理解人胚胎干细胞的分化调控提供了新见解。

该研究得到了中国科学院、国家自然科学基金委、广东省及广州市科技项目的资助。