表观遗传调控对人早期胚胎发育至关重要，但该过程中表观基因组动态及其作用机理仍有待深入研究【1】。DNA甲基化 (5mC) 是哺乳动物中重要的表观遗传修饰，在体细胞有丝分裂过程中可以被精确地传递至子细胞，并作为染色质结合蛋白和相关修饰因子的重要调控标记，影响组蛋白修饰、基因表达和染色质结构【2】。这种相对稳定的5mC基因组分布在局部区域受到TET双加氧酶的调控，使得5mC被TET家族蛋白 (TET1/2/3) 连续氧化，产生5-羟甲基胞嘧啶 (5hmC)，5-甲酰基胞嘧啶 (5fC) 和5-羧基胞嘧啶 (5caC)【3-5】。后两者会被胸腺嘧啶DNA糖基化酶(TDG) 通过碱基切除修复 (BER) 途径识别和切除，从而诱导胚胎干细胞 (ESCs) 和体细胞中的DNA去甲基化【3】。虽然5hmC只占所有5mC的一小部分，但体细胞中5hmC的含量仍然比5fC和5caC丰富得多【4,6】，这表明除了作为DNA去甲基化的中间物之外，5hmC可能还有其它未知的生物学功能。与体细胞不同的是，哺乳动物在受精后会经历基因组范围内的DNA甲基化重编程，这一过程在小鼠和人早期胚胎中十分保守。2023年郭帆研究组系统性地揭示了小鼠早期胚胎发育全时程的5hmC动态与分子调控，定量解析了Tet3和DNA复制在5hmC产生中的作用，结合小鼠遗传模型发现DNA复制和被动去甲基化途径对于5hmC的产生和基因组分布有着显著影响。除了参与DNA甲基化重编程，5hmC在小鼠早期胚胎中偏好性的富集于基因的增强子上，与基因转录调控联系紧密【7】。然而，5hmC在人早期胚胎中的动态与功能还未有研究报道，这一修饰在人-鼠间的保守性以及调控机制的异同仍不清楚，限制了我们对人胚胎发育起始阶段表观遗传机理的认识。
2024年7月30日，中国科学院动物研究所郭帆团队、安徽医科大学第一附属医院曹云霞/梁丹团队和上海交通大学医学院附属第一人民医院贺小进合作（安徽医科大学第一附属医院教授梁丹、副教授纪冬梅，中国科学院动物研究所博士生燕蕊、博士后龙鑫为本文共同第一作者），在Nature Cell Biology发表了题为Distinct dynamics of parental 5-hydroxymethylcytosine during human preimplantation development regulate early lineage gene expression的研究论文，解析人植入前胚胎中DNA羟甲基化的起源、命运与功能。
