主要研究方向和内容



高绍荣,现任同济大学生命科学与技术学院特聘教授、院长,教育部“细胞干性与命运编辑”前沿科学中心主任。中国科学院院士,国家杰出青年科学基金获得者、教育部“长江学者”特聘教授、中组部领军人才、基金委创新群体学术带头人。高绍荣教授坚持面向人民健康问题展开科学研究,聚焦胚胎发育与细胞重编程的表观调控机制这一世界前沿,不断探索基础研究与成果转化的发展模式,取得了一系列创新性研究成果,曾两次获得国家自然科学奖二等奖。    

                                 

研究方向:

高绍荣教授课题组主要从事早期胚胎发育、体细胞重编程与干细胞的分子机制与转化研究。

目前主要研究方向包括:

1. 早期胚胎发育尤其是细胞全能性建立与第一次细胞命运决定的表观遗传调控机制;

2.利用体细胞核移植与诱导多能干细胞技术研究体细胞重编程的分子机制;

3. 利用病人诱导多能干细胞进行疾病发生机制及干细胞转化医学研究。


研究内容简介:

胚胎发育与细胞重编程是研究细胞命运转变的两个核心体系,而表观遗传调控在其中发挥重要作用,是当今生命科学领域最前沿的科学问题之一,是我国基础研究的重点突破方向。高绍荣带领团队利用早期胚胎发育和细胞重编程体系,系统解析了表观遗传修饰在调控基因表达进而影响细胞命运转变的分子机制,主要创新性成果包括:


1.系统解析组蛋白与RNA修饰在早期胚胎发育中的重塑与调控机制

    早期胚胎发育中多层级表观修饰包括DNA和组蛋白修饰,核小体排布以及RNA修饰等,将发生广泛而复杂的动态改变。然而,受限于研究材料与方法,很多关键科学问题悬而未决。高绍荣教授带领团队利用微量细胞ChIP-Seq技术,首次揭示了小鼠植入前胚胎发育中的组蛋白H3K4me3和HK27me3修饰建立模式(Nature 2016),入选2016年中国生命科学十大进展;进一步阐明小鼠和人早期胚胎发育中异染色质相关H3K9me3修饰的建立及调控转座原件的分子机制(Nature Cell Biology 2018;Cell Stem Cell 2022, 封面文章),及其与DNA甲基化的互作和对基因印迹的调控(Nature Cell Biology 2022),极大拓展了表观遗传对早期胚胎发育及分化的理解;利用独创性的单细胞核小体分布检测技术,高绍荣课题组首次描绘了受精过程中父母源基因组上核小体排布的高分辨率动态图谱(Cell Research 2022);通过建立微量细胞RNA m6A修饰检测技术,阐明了小鼠早期胚胎母源-合子转变过程中RNA m6A修饰动态变化规律与作用机制(Nature Cell Biology 2022),并进一步揭示了RNA去甲基化酶FTO通过调控LINE1 RNA的m6A修饰,影响染色质开放与组蛋白修饰进而调控胚胎发育的分子机制(Science 2022),为解析胚胎发育中RNA层级的调控及RNA-染色质互作研究开辟了新视角并奠定了重要基础。


2.阐明体细胞重编程中关键表观修饰的重塑及其对细胞命运的调控机制

    通过体细胞核移植或者过表达重编程因子,可以实现体细胞命运的重建,是获诺奖的前沿科学研究。此过程中,表观遗传修饰发挥重要作用,然而机制不清。高绍荣团队于2009年利用四倍体囊胚互补技术(Cell Stem Cell 2009),与周琪院士团队分别首次证明了iPS细胞的真正多能性,并被美国时代杂志评为2009年世界十大医学突破之一,为我国干细胞研究在国际上赢得了话语权;在此基础上,高绍荣团队阐明了DNA甲基化与羟甲基化对细胞重编程的调控机制(Cell Stem Cell 2013,封面文章,年度论文);发现核移植重编程相对于诱导重编程,更有利于修复端粒和线粒体缺陷(Cell Stem Cell 2014),并进一步揭示了Dcaf11调控端粒延伸的分子机制(Cell Stem Cell 2021)。针对体细胞核移植中的科学难点,团队创新性地利用胚胎活检结合单细胞多组学分析,建立了胚胎命运追踪系统,发现核心组蛋白修饰H3K9me3和H3K4me3的擦除异常是导致核移植胚胎发育低下的重要原因,通过纠正相关缺陷极大地提高了克隆效率(Cell Discovery 2016),这一发现也为我国科学家体细胞克隆猴的成功奠定了重要理论基础;此外,团队进一步系统解析了包括DNA的再甲基化、组蛋白H3K9ac修饰和染色质高级结构等系列表观修饰对体细胞核移植的调控机制(Cell Stem Cell 2018、2021,Nature Communications 2020),系列工作为理解细胞命运重塑的分子机制并推动体细胞重编程的转化应用具有重要意义。




同济大学高绍荣课题组
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