胚胎干细胞 表观遗传
胚胎干细胞与表观遗传
胚胎干细胞是具有自我复制能力和分化潜能的细胞。它们可以分化成各种不同类型的细胞，并成为恢复受损组织的一种有前途的方式，例如用于治疗癌症、糖尿病、帕金森氏病等疾病。
表观遗传是基因落实在染色质水平上的影响，包括DNA甲基化、组蛋白修饰及非编码RNA等，从而影响基因表达。表观遗传随环境和个体发展而改变，是介于基因和环境之间的机制，影响生物体形态和功能的发育、生长、分化、存活等方面。
1. 胚胎干细胞的表观遗传特征
胚胎干细胞的表观遗传特征与其自我复制和分化潜能密切相关。在分化未开始前，胚胎干细胞处于“开放”状态，整个基因组较为松散，具有较高的去甲基化水平和组蛋白修饰，表现出“全基因组性激活”特征。与此同时，胚胎干细胞内部维持着一系列复杂的信号途径，包括Wnt、FGF、BMP等，从而保证其自我复制和调控分化的能力。
随着分化的进行，胚胎干细胞逐渐成为不同类型的成体组织。由于不同类型的细胞需要针对不同的生物学功能和环境适应放缩基因组。在进一步分化之后，基因组结构更加致密，基因表达呈现出限制性调控，即非特异性基因的表达受到抑制，而特异性基因的表达则得以促进，从而使得细胞适应不同的生物环境。
2. 胚胎干细胞的遗传稳定性与表观遗传改变
在表观遗传方面，胚胎干细胞的遗传稳定性具有一定限制。胚胎干细胞所处的胚胎状态是一个高度动态的演化过程，环境内部和外部的变化，都可能影响其表观遗传特征和细胞生物学活性。例如，某些大环境因素如辐射、丙酮酸和酪氨酸等物质，都可以导致DNA双链的断裂、碱基对置换和DNA甲基化等遗传或表观遗传改变。这些全局的不良环境会导致胚胎干细胞功能失调，从而影响其初始的自我复制和分化潜能。
此外，胚胎干细胞的过程也有可能导致不同的表观遗传改变，例如DNA甲基化、组蛋白改变的穿越、RNA非编码部分的转录等。胚胎干细胞缺乏DNA甲基转移酶(DNMT1)的修饰，导致基因组多处区域没有被完全甲基化。相比之下，内部正常细胞含有DNMT1，它们对DNA甲基化的状态要求更为严格，否则可能导致遗传性疾病等异常情况。
3. 表观遗传与胚胎干细胞的临床转化
胚胎干细胞是一项具有戏剧性疗效的技术革新。这个过程实际上是找到合适的钥匙来打开基因组，使得胚胎干细胞可以恢复受损的或缺少细胞种类的组织，并用这些新细胞代替失去或未能正常工作的组织。如今，越来越多的临床试验已经证明，胚胎干细胞可以作为治疗糖尿病、帕金森氏病、癌症和血液系统疾病等重大问题的一种有效手段。在人类的胚胎干细胞试验之外，细胞数据库很快会出现，它们能够产生“不同功能的人体细胞”和“特定组织细胞”的“体外培养”，从而产生对应于临床治疗的细胞类型。
4. 胚胎干细胞和表观遗传的未来发展
胚胎干细胞的表观遗传机制解析，将对重建胚胎发育过程、构建干细胞模型和应对中断胚胎干细胞功能等方面有重要意义。同时，在人类临床转化领域，加强胚胎干细胞与表观遗传研究，有助于深入的理解细胞分化的过程，并为治疗各类疾病提供更好的手段。
总之，胚胎干细胞与表观遗传密切相关。胚胎干细胞通过一系列复杂的信号途径和基因组再编程，维持了自我复制和调控分化的能力。表观遗传可保证基因表达呈现处于不同类型细胞特异性调控状态。胚胎干细胞的表观遗传改变有可能导致其遗传稳定性下降，影响其初始的自我复制和分化潜能。对表观遗传机制的解析将促进这一领域的发展，并为治疗各类疾病提供新的突破口。
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