人类胚胎干细胞(hESCs)的基因网络已经被发现同时具有两个目的。它们能维持多能性，并能一触即发地保持细胞凋亡或程序性细胞死亡。来自布莱根妇女医院(Brigham and Women 's Hospital)和哈佛医学院(Harvard Medical School)的研究人员领导的一项研究表明，有缺陷的胚胎干细胞有一种内在机制，确保它们在损害未来细胞和组织的功能之前被摧毁。

研究人员使用全基因组基因筛选来过度表达和灭活(“敲除”)成千上万的基因，这些基因控制着胚胎干细胞的增殖和分化进入三个胚层。在这项工作的过程中，研究人员引入了基因改变，导致多能性溶解，同时增加了细胞凋亡抗性。

这项工作的细节发表在10月28日的《基因与发展》杂志上，在一篇题为《综合功能丧失和获得屏幕定义了一个管理人类胚胎干细胞行为的核心网络》的文章中。这篇文章提供了对癌症遗传学的新见解，并提出了再生医学研究的新方法。

文章的作者写道:“我们发现，染色质修饰复合物SAGA，特别是它的亚基TADA2B是多能性、生存、生长和谱系规范的中央调控因子。”“对所有筛查结果的联合分析显示，广泛抑制多个胚层分化的基因改变，推动了多能维持条件下的增殖和生存，并与已知的癌症驱动因素一致。”

作为身体中每一种细胞类型的多能细胞的祖细胞，hesc是发育和再生生物学家的核心兴趣。许多驱动hESC功能的基因之前已经被发现，但是揭示这些基因相关活动的有力工具直到最近才出现。

在目前的研究中，Stephen Elledge博士的布里格姆实验室的研究人员使用了一种整合基因组规模的功能损失和获得筛选方法。“我们的方法允许我们创建一个“阿特拉斯”的几乎每一个基因在人类基因组中并确定其过度或损失对人类发展的最基本的第一步,”卡米拉Naxerova说,前博士后在埃里奇那本怀特博士实验室和基因和发展文章的第一作者。“我们没有逐个研究基因，而是同时研究了数千个基因改变，以确定它们如何影响胚胎干细胞的增殖，以及随后作为人类组织原材料的三个胚层的发展。”

筛选实验包括敲除大约18,000个基因，并过度表达12,000个基因。当已知的控制多能性的基因(如OCT4和sox2)被删除时，hESCs令人惊讶地增强了它们的死亡抗性，这表明在正常情况下多能性调节因子也有助于凋亡途径。

这些相互关联的行为在被称为SAGA复合体的多能调节剂中尤其明显。研究人员首次证明，在没有SAGA复合体的情况下，hESCs较不容易死亡。此外，它的缺失抑制了所有三个胚层(内胚层、中胚层和外胚层)的发育，证明了SAGA复合物在一系列hESC活动中的中心作用。最后，研究人员观察到，许多调节这三个胚层形成的基因在体细胞中过度或过低表达时，也被认为是癌症生长的贡献者。

除了为癌症的遗传基础提供了一个新的视角外，该研究的高通量遗传筛选方法可能会为再生生物学的未来工作提供信息。

“阐明hESC的功能是如何由遗传学控制的，这对我们理解发育生物学和再生医学至关重要，”共同通讯作者Stephen Elledge博士说，他是布里格姆大学和HMS的遗传学和医学格雷戈里·孟德尔教授。“我们的研究提供了迄今为止最广泛的基因功能检测。”

“遗传筛查提供了一个极好的机会，来探索遗传网络如何促进相关的细胞行为，如生长、分化和生存，”纳克谢罗娃补充说，她现在是马萨诸塞州总医院系统生物学中心的助理教授。“这种方法可以帮助再生和发育生物学家系统地绘制出参与特定组织形成的遗传网络，并操纵这些基因，以更有效地从干细胞中培养不同种类的人体组织。”