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體細胞重編程需要大量的表觀基因組重塑來建立類似于hES細胞的狀態。通過異位表達轉錄因子OCT4、KLF4、SOX2和MYC(以下統稱為OKSM)生成hiPS細胞是目前應用廣泛的方法。盡管誘導多能干細胞(iPS)和胚胎干細胞(ES)具有高度的相似性，但大量證據表明，iPS細胞在表觀遺傳和功能上與胚胎干細胞不同，包括殘留的體細胞表觀遺傳記憶和新生的表觀遺傳畸變。

先前的報告表明，DNA甲基化和組蛋白修飾編碼這些表觀遺傳差異，這些差異通過分化傳播，限制了hiPS細胞在疾病建模、藥物篩選和細胞治療中的潛在應用。然而，在重編程過程中異常表觀遺傳狀態出現的機制仍然未知。

通過體細胞核移植(SCNT)重編程的細胞比通過oksm重編程的細胞保留了更少的表觀遺傳記憶，這表明表觀遺傳畸變不是重編程所固有的，可以減輕。盡管確切的機制尚不清楚，SCNT重編程似乎再現了著床前表觀基因組重置，由卵母細胞內的分子環境介導。值得注意的是，盡管SCNT干細胞比hiPS細胞含有更少的表觀遺傳記憶，但SCNT重編程需要供體卵母細胞，這使得該方法效率低下、復雜且不可擴展。

傳統的OKSM重編程產生的hiPS細胞處于啟動多能狀態(啟動-hiPS細胞)，類似于著床后的外胚層細胞。最近的研究進展使體細胞能夠重編程為類似著床前外胚層的幼稚多能狀態(幼稚hips細胞)，包括低整體DNA甲基化。這兩種重編程范式為研究表觀基因組重編程如何受到多能性不同發育狀態環境的影響提供了可操作的模型系統。先前的研究關注的是當hES細胞在啟動和初始培養條件之間切換時DNA甲基化的變化，但不知道是否表觀遺傳記憶和畸變發生在初始- hips細胞重編程中。

因此，科研人員著手研究初始重編程和啟動重編程中表觀遺傳異常的起源、動力學和機制，以全面了解重編程過程。

總結：

研究人員通過對人類體細胞向hiPS細胞的啟動和初始重編程進行全基因組DNA甲基化分析，表征了這些表觀遺傳差異的持久性和出現性。研究人員發現重編程誘導的表觀遺傳畸變在啟動重編程的中途出現，而DNA去甲基化在初始重編程的早期就開始了。

利用這些知識，研究人員開發了一種模擬胚胎表觀遺傳重置的瞬時幼稚處理重編程策略。科研人員發現，hiPS細胞的表觀遺傳記憶集中在由H3K9me3、lamin-B1和異常CpH甲基化標記的來源依賴性抑制染色質細胞中。瞬時幼稚重編程將這些結構域重新配置為類似hES細胞的狀態，并且不會破壞基因組印跡。利用等基因系統，科研證明瞬時幼稚重編程可以糾正傳統hiPS細胞中的轉座因子過表達和差異基因表達，并且瞬時幼稚重編程的hiPS和hES細胞表現出相似的分化效率。

此外，瞬時幼稚重編程增強了來自多種細胞類型的hiPS細胞的分化。因此，瞬時幼稚重編程糾正了表觀遺傳記憶和畸變，產生了比傳統hiPS細胞在分子和功能上更類似于hES細胞的hiPS細胞。研究預見瞬時幼稚重編程將成為生物醫學和治療應用的新標準，并為研究表觀遺傳記憶提供一個新的系統。