2006年，日本科学家将四种胚胎基因植入皮肤细胞，并成功地将这些皮肤细胞重新编程，使其发挥胚胎干细胞的作用。由皮肤细胞制成的人工胚胎干细胞与在胚胎发育过程的最初阶段发育的自然干细胞相同，负责胎儿所有细胞的发育。然而，它们不能产生胚胎外组织，如胎盘。

2015年，Yosef Buganim教授和他的团队首次发现了如何从皮肤细胞中制造人造胎盘干细胞。这一步骤使科学家能够在精子与卵子受精后的胚胎发育过程中创造出两种最早的干细胞。在目前的这项研究中，包括博士生Mohammad Jaber, Ahmed Radwan和Netanel Loyfer，仔细研究了皮肤细胞转化为胚胎干细胞或胎盘干细胞的过程。

“我们分析了皮肤细胞发生的变化，这些变化改变了它们的身份，成为最早的两种干细胞之一。我们观察了皮肤细胞基因表达的变化，变化的皮肤细胞细胞核内DNA的可及性和活性，以及表观遗传标记(即修饰DNA和负责基因表达的标记)。当试图将皮肤细胞转化为人造胚胎或胎盘干细胞时，这些都是至关重要的，”Buganim解释道。

研究人员发现，皮肤细胞变成胚胎人造干细胞或胎盘人造干细胞的变化在每个层面上都是完全不同的，尽管两者都是从皮肤细胞开始的。

当皮肤细胞转化为人工胚胎干细胞时，负责创造大脑、心脏和肝脏的DNA部分开始重组，并准备分化成大脑、心脏或肝脏细胞——给出正确的信号。另一方面，当这些细胞转化为人造胎盘干细胞时，DNA位点开始自我重组，让改变的细胞植入自己并吸引血管，这是一种自然发生的现象，使胚胎植入子宫。

当研究团队将这两个过程并列比较，并观察一种名为甲基的化学分子时，最令人瞩目的发现出现了。甲基与DNA的特定区域相互作用，并负责沉默它们的表达。Buganim说:“我们发现，人造胎盘干细胞中含有近14000个甲基的DNA位点，但在人造胚胎干细胞中却看不到。”

当研究团队试图理解这些DNA区域的意义时，他们发现它们负责创造胚胎发育中的所有器官和细胞——从大脑、心脏、肝脏和肾脏，到骨骼、脊髓和结缔组织。

展望未来，这一重大发现可能有助于解释阻止早期胎盘细胞发育为胚胎细胞的胚胎防御系统。Buganim解释说:“由于胎盘细胞容易受到损伤和感染，人体的自然防御机制阻止胎盘细胞迁移到发育中的胚胎，并附着在它上成为胚胎的一部分。”总之，这项研究阐明了细胞重编程能力的关键特征，并为研究细胞可塑性和细胞命运决定提供了一个强有力的工具。

Mohammad Jaber, Ahmed Radwan, Netanel Loyfer, Mufeed Abdeen, Shulamit Sebban, Areej Khatib, Hazar Yassen, Thorsten Kolb, Marc Zapatka, Kirill Makedonski, Aurelie Ernst, Tommy Kaplan, Yosef Buganim. Comparative parallel multi-omics analysis during the induction of pluripotent and trophectoderm states. Nature Communications, 2022; 13 (1)