女性hiPSCs中X染色体失活侵蚀导致的基因再激活具有可预测性但存在异质性并在分化过程中持续存在

本研究系统阐述了女性人类诱导多能干细胞（hiPSCs）中X染色体失活（XCI）侵蚀现象的分子特征与临床意义。通过多组学分析发现，XCI侵蚀具有高频异质性特征，主要表现为XIST RNA丢失和部分Xi基因再激活，尤其易发生于X染色体短臂的逃逸基因（escape genes）附近及H3K27me3富集域。研究首次揭示XCI侵蚀不影响全局DNA甲基化/羟甲基化水平和印记区域，且该状态在分化过程中持续存在，为干细胞临床应用提供了重要质量监控指标。

　　X染色体失活侵蚀：hiPSCs中的表观遗传不稳定现象
研究背景
X染色体失活（XCI）是雌性哺乳动物剂量补偿的核心机制，由XIST lncRNA介导的染色质沉默实现。然而在人类诱导多能干细胞（hiPSCs）中，XCI状态会随传代出现"侵蚀"现象——表现为XIST表达丢失和部分Xi基因再激活。这一现象长期被忽视，却直接影响干细胞模型的可靠性和临床转化潜力。

关键发现1：异质性的侵蚀模式
通过8株女性hiPSCs（含同源配对株）的系统分析，发现XCI侵蚀呈现显著异质性：
• XIST表达谱可分为XIST+（如ASD株）、XIST±（如F7株）和XIST-（如CD株）三类
• RNA-FISH显示XIST-细胞中XACT lncRNA呈现双等位表达特征
• 单细胞分析证实POLA1等基因易受侵蚀再激活，而ATRX/HUWE1等保持单等位表达
• RNA-seq揭示X/A染色体读段比在XIST-细胞升高3.5%-24.6%，CD株侵蚀最显著

分子机制特征
侵蚀敏感基因具有明确基因组定位偏好：
• 83%再激活基因位于Xp短臂（vs 17%在Xq）
• 与逃逸基因（如KDM6A）物理距离<5Mb的基因再激活率提升2.3倍
• H3K27me3域内基因启动子甲基化降低是再激活关键标志
值得注意的是，逃逸基因在XCI侵蚀时会进一步上调表达，揭示XIST对逃逸基因的剂量调控作用。

临床相关发现
• 全局表观基因组稳定：5hmC水平和印记控制区（如H19/IGF2）保持完整
• 分化命运影响：在三系分化（中胚层/外胚层/内胚层）和心肌细胞中均检测到持续存在的侵蚀特征
• 疾病建模风险：X连锁突变模型中可能因等位基因再激活导致表型误判

研究意义
该工作建立了hiPSCs中XCI侵蚀的分子指纹图谱，提出侵蚀程度与基因基因组定位、染色质状态的量化关联模型。发现侵蚀状态可跨分化传递的特性，为干细胞质量控制提供了新的表观遗传评估维度。针对逃逸基因的"超激活"现象，揭示了XIST在剂量补偿中的精细调控功能，为理解X染色体相关疾病发病机制提供新视角。