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为探究动态 X 染色体失活（XCI）对失活 X 染色体（Xi）结构和维持的影响，宾夕法尼亚大学的研究人员对 B 细胞中 Xi 进行研究，发现其具有细胞特异性可塑性，这可能是性别偏向生物学机制的基础。
在生物学的奇妙世界里，性别差异一直是个充满奥秘的话题。就拿女性胎盘哺乳动物来说，雌性拥有两条 X 染色体，而雄性只有一条。为了平衡 X 染色体上基因的表达剂量，X 染色体失活（XCI）这一特殊机制应运而生。在早期胚胎发育过程中，XCI 通过一系列复杂步骤，由长非编码 RNA Xist 启动，随机选择一条 X 染色体使其沉默。这条被沉默的 X 染色体，也就是失活 X 染色体（Xi），会被各种抑制性的组蛋白修饰和 DNA 甲基化 “包裹”，从而导致大部分基因无法表达。不过，仍有一些基因能从这种 “禁锢” 中 “逃脱”，继续发挥作用。
然而，随着研究的深入，许多问题也接踵而至。在众多组织中，虽然已经识别出了 XCI 逃逸基因，但在免疫细胞中，那些与性别偏向功能相关的逃逸基因，尤其是可能导致女性易患自身免疫疾病的基因，却并不明确。而且，Xi 独特的三维结构是如何形成和维持的，也有待进一步探索。更有意思的是，在雌性淋巴细胞中，XCI 的维持方式很特别。在未成熟 B 细胞中，Xi 上看不到经典的 Xist RNA “云”，但在体外受到刺激后，Xist RNA 又会重新定位到 Xi 上。这一系列变化让人不禁好奇，在未成熟 B 细胞缺乏 Xist RNA 和异染色质修饰的情况下，转录抑制是否还能在 Xi 上保持？B 细胞受到刺激后，Xi 的染色体结构又会发生怎样的改变？
为了揭开这些谜团，宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果为理解 Xi 在淋巴细胞中的动态变化提供了关键线索，也为解释许多自身免疫疾病中的性别偏向现象提供了潜在的机制。相关研究发表于《Cell Reports》。
在这项研究中，研究人员使用了多种先进的技术方法。其中，染色体构象捕获技术（Hi-C）用于分析染色体的三维结构，它能帮助研究人员了解染色体不同区域之间的相互作用；荧光原位杂交（FISH）技术则用于在细胞内可视化特定的 DNA 序列，从而直观地观察染色体的形态和结构变化；RNA 测序（RNA-seq）技术可用于检测基因的表达水平，让研究人员知晓哪些基因在 B 细胞中表达以及表达量的变化。此外，研究人员还构建了特定的小鼠模型，包括具有偏斜 XCI 的 F1 小鼠模型以及 Xist 基因敲除小鼠模型，为研究提供了有力的实验基础。
下面来看看具体的研究结果。首先是 “Xi 在缺乏 Xist RNA 定位的情况下存在剂量补偿”。研究人员通过构建具有偏斜 XCI 的 F1 小鼠模型，比较了雌性 B 细胞在不同刺激时间点 X 染色体等位基因之间的转录情况。结果发现，在 B 细胞中，Xi 比活性 X 染色体（Xa）转录活性更低，但仍能检测到 Xi 上有基因表达，且 Xi 基因表达在不同区域有所差异，近端基因表达略高于远端。同时，研究人员还鉴定出了 44 个 XCI 逃逸基因，这些基因在 B 细胞和雌性成纤维细胞中部分共享，且功能多样，涉及免疫过程、染色质修饰等多个方面。
接着是 “B 细胞的 Xi 保留了经典结构，但与成纤维细胞不同”。利用 Hi-C 分析，研究人员发现 B 细胞中 Xa 具有典型的 A/B 区室结构，Xi 也有 A/B 区室，但与 Xa 相比更为粗糙和减弱。同时，Xi 可分为两个以 Dxz4 区域为中心的 “ mega - domains”，且 B 细胞激活后 Dxz4 区域边界绝缘性增强。通过 OligoPaints 成像和 3D 图像分析软件 TANGO 测量发现，Xi 比 Xa 更紧凑和球形，且 B 细胞中 Xi 的组织形式与成纤维细胞不同。
然后是 “刺激后的 B 细胞中 Xi 获得局部结构”。在 NPCs 和 fibroblasts 中，Xi 除了含有 XCI 逃逸基因的区域外缺乏 TADs。研究人员发现，B 细胞激活后，Xi 在 12h 和 24h 出现更多局部结构，24h 时边界绝缘性增强。通过 Chromosight 识别绝缘边界区域发现，刺激导致 Xi 上边界区域绝缘性增强。利用双色 OligoPaints DNA FISH 检测进一步证实，B 细胞激活后，Xi 上 Nsdhl 区域 TAD 结构重塑。
最后是 “Xist 缺失改变雌性 B 细胞的 Xi 结构”。研究人员通过将 Xist2lox小鼠与 Mb1-Cre 重组酶动物杂交，删除 B 细胞中的 Xist。结果发现，Xist 缺失的 B 细胞在刺激后缺乏可检测的 Xist RNA 云，且多个 X 染色体区域的 TAD 相互作用增加，大尺度压缩也发生改变。不过，Xist 缺失不影响 X 染色体等位基因之间差异的大小，且 B 细胞刺激对 Xist 缺失的 B 细胞 TAD 相互作用无进一步影响。
综合研究结论和讨论部分，这项研究首次证明了 Xi 在雌性 B 细胞中的压实和小尺度组织具有独特的维持方式。Xi 上的一些 X 连锁免疫相关基因的表达，可能与女性自身免疫疾病中 B 细胞耐受性的丧失有关。此外，Xist RNA 在维持 Xi 的结构和限制 TAD 相互作用方面发挥着重要作用。这些发现为理解 XCI 的维持机制以及自身免疫疾病中的性别偏向提供了新的视角。不过，研究也存在一定的局限性，比如使用的是体外激活的 B 细胞，未研究多个细胞分裂或 B 细胞分化对 Xi 全局组织的影响，且 Hi-C 分析可能因测序深度问题未检测到未刺激 B 细胞中 Xi 的 TAD 结构等。但无论如何，这项研究为后续进一步探索 X 染色体失活与自身免疫疾病的关系奠定了坚实的基础，有望推动相关领域的研究取得新的突破。
