近日，中国科学院昆明动物研究所郑萍研究员团队在Nucleic Acids Research发表重要成果，首次鉴定出新型多能性调控因子ZFP998，并系统阐明了其在小鼠胚胎干细胞（mESCs）中同时维系原始态（naïve）多能性与基因组稳定性的核心功能与分子机制。该研究为理解干细胞两大核心属性的整合调控提供了全新理论框架，也为培养安全、高质量的人原始态多能干细胞提供了新的策略。

胚胎干细胞兼具无限自我更新与多向分化潜能，是再生医学、疾病建模和药物研发的重要种子细胞。其中，naïve态多能性决定了干细胞的发育、分化潜能，而基因组稳定性则直接关乎其临床应用的安全性。当前，人naïve态多能干细胞虽可通过体外诱导获得，但普遍存在基因组不稳定、易发染色体异常和表观遗传紊乱等问题，严重制约了其转化应用。相比之下，小鼠胚胎干细胞能够在体外长期培养中同时保持naïve态多能性和高度的基因组稳定性。深入解析这一独特调控模式，可为人干细胞应用瓶颈提供关键突破口。为此，郑萍团队利用CRISPR-Cas9敲除筛选体系，对mESCs特异性基因进行系统性功能筛选，鉴定了一个关键的转录因子ZFP998。该蛋白属于含KRAB结构域的锌指蛋白家族，在胚胎干细胞中高表达，在体细胞中几乎不表达，提示其在干细胞命运调控中具有重要功能。

研究团队通过shRNA敲低和CRISPR-Cas9敲除等多种手段抑制ZFP998表达后，观察到胚胎干细胞退出naive多能性：典型的穹顶状集落形态消失，增殖速率显著下降，naïve态多能性标志基因（如Nr0b1、Esrrb）表达大幅下调，核心多能性基因（如Pou5f1、Sox2）表达亦明显降低，细胞逐步退出naïve态。与此同时，细胞内DNA双链断裂显著增多，γH2AX灶点、微核、染色体断裂和非整倍体等基因组异常现象频发，细胞对依托泊苷、羟基脲等DNA损伤药物的耐受性明显下降。这些结果充分证明，ZFP998缺失可同时导致naïve态多能性丢失和基因组不稳定两大缺陷。为解析ZFP998整合调控的分子机制，研究团队通过CUT&Tag、RNA-seq等多组学分析发现，ZFP998与POU5F1、SOX2、KLF4等经典核心多能因子形成调控环路，与决定干细胞身份的超级增强子以及参与DNA损伤应答与修复（DDR）相关基因的启动子结合，激活naïve态多能性基因与基因组稳态网络。

另外，该调控机制在人类胚胎干细中表现出保守性。在人H9胚胎干细胞中异位表达小鼠ZFP998后，细胞形态可转变为naïve态典型的穹顶状，人naïve多能性标志物上调，primed态相关基因被抑制；同时，细胞内本底DNA损伤减少，复制压力应答、双链断裂修复和同源重组修复效率均显著提升，基因组稳定性得到明显提升。尽管人类基因组中不存在小鼠ZFP998的一对一同源基因，但人胚胎干细胞中存在ZFP998相应的靶序列与靶基因，提示人类胚胎干细胞中可能存在功能同源的调控分子（图1）。

该研究完整描绘了ZFP998作为全新核心调控因子，整合维系胚胎干细胞naïve态多能性与基因组稳定性的分子网络，建立了二者整合调控的新模型。与传统多能因子不同，ZFP998独有的双重调控能力，弥补了现有调控网络难以兼顾发育潜能与基因组稳定的短板。这一发现不仅深化了对多能干细胞命运决定的基本认知，也为优化人naïve态多能干细胞培养体系、开发安全高效的干细胞干预技术提供了新思路。

昆明动物所特别研究助理唐敏、副研究员王林为该论文共同第一作者，研究员郑萍为通讯作者。该研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、云南省基础研究项目、云南省兴滇英才项目及中科院“西部之光”人才计划资助。

图1. ZFP998整合调控胚胎干细胞多能性与基因组稳定性。

ZFP998结合到超级增强子与启动子区同时调控胚胎干细胞身份决定基因和DNA损伤应答基因，不仅在小鼠胚胎干细胞中整合调控原始态多能性与基因组稳定性，也能够同时增强人胚胎干细胞的多能性与基因组稳定性。

文章链接：https://academic.oup.com/nar/article/54/10/gkag546/8695354?