m6A 阅读器 IGF2BP1 通过 OTX2 通路调控人类原始生殖细胞命运的机制研究

该研究利用人胚胎干细胞（hESC）诱导的原始生殖细胞样细胞（hPGCLC），揭示 m6A-IGF2BP1-OTX2-MacroH2A.1-TFAP2C 信号轴通过表观转录调控限制人类生殖细胞命运诱导，为解析生殖细胞命运决定机制提供新视角，具重要科学意义与潜在应用价值。

　　

研究背景与目的

原始生殖细胞（Primordial Germ Cells, PGCs）是胚胎发育早期特化的细胞，负责遗传和表观遗传信息的代际传递。尽管已知转录因子如 TFAP2C 和 SOX17 在 PGC 命运决定中起关键作用，但 N⁶- 甲基腺苷（m⁶A）介导的表观转录调控是否参与人类 PGC（hPGC）命运调控尚不明确。本研究旨在探究 m⁶A 相关分子在 hPGC 命运限制中的作用及机制。

m⁶A 阅读器 IGF2BP1 限制 hPGCLC 诱导

通过 CRISPRi 筛选和 CRISPR-Cas9 基因编辑技术，研究发现 m⁶A 阅读器 IGF2BP1 的缺失（IGF2BP1-KO）显著增加人胚胎干细胞（hESCs）诱导的 hPGC 样细胞（hPGCLCs）比例，而过表达 IGF2BP1 则抑制 hPGCLC 生成。在斑马鱼中，Igf2bp1 的显性负性突变体（DN）同样导致 PGC 数量增加，提示其功能在进化上保守。机制上，IGF2BP1 通过识别并稳定 m⁶A 修饰的 OTX2 mRNA，维持 OTX2 蛋白水平，从而限制生殖细胞命运的进入。

m⁶A 修饰与 OTX2 的调控关联

m⁶A 测序（m⁶A-seq）显示，OTX2 mRNA 的 3'UTR 区域存在 m⁶A 修饰峰，且 IGF2BP1 通过其 KH3-KH4 结构域与该区域结合。通过 dCas13b-ALKBH5 系统去除 OTX2-3'UTR 的 m⁶A 修饰后，OTX2 mRNA 稳定性下降，hPGCLC 诱导效率显著提升，证实 IGF2BP1 对 OTX2 的调控依赖 m⁶A 修饰。此外，METTL3（m⁶AWriter）缺失导致 OTX2 mRNA 的 m⁶A 水平降低，进一步支持 m⁶A-IGF2BP1-OTX2 轴的存在。

OTX2 通过 MacroH2A.1 抑制 TFAP2C 功能

OTX2 作为已知的 PGC 命运限制因子，通过物理互作结合组蛋白变体 MacroH2A.1，进而抑制关键转录因子 TFAP2C 的活性。免疫共沉淀（coIP）和质谱分析显示，OTX2 与 TFAP2C 结合，且 MacroH2A.1 的缺失（MacroH2A.1-KD）导致 hPGCLC 诱导效率增加。双敲除实验表明，OTX2 和 TFAP2C 的联合缺失（OTX2-TFAP2C-dKO）完全阻断 hPGCLC 生成，提示 TFAP2C 位于 OTX2 的下游。机制上，OTX2-MacroH2A.1 复合物可能通过表观遗传修饰抑制 TFAP2C 靶基因（如 KLF4、PDPN）的表达，从而阻止生殖细胞命运过早启动。

信号轴的整合与生物学意义

综合研究结果，构建了 m⁶A-IGF2BP1-OTX2-MacroH2A.1-TFAP2C 信号轴。该轴通过以下步骤发挥作用：1）m⁶A 修饰标记 OTX2 mRNA；2）IGF2BP1 识别并稳定修饰后的 OTX2 mRNA；3）OTX2 招募 MacroH2A.1 形成复合物；4）复合物抑制 TFAP2C 介导的生殖细胞特异性基因表达。这一机制确保在胚胎发育早期，只有适当比例的细胞进入生殖细胞谱系，避免过度特化。

研究局限与展望

本研究依赖 hESC 体外模型，缺乏体内验证，且未完全排除 IGF2BP1 在体细胞中的潜在作用。未来需利用非人类灵长类模型进一步验证，并结合单细胞追踪技术解析细胞命运决定的动态过程。此外，该研究为理解 m⁶A 修饰在生殖发育中的作用提供了新框架，可能为不孕不育等生殖相关疾病的机制研究和治疗策略开发提供靶点。