单倍体胚胎干细胞

单倍体胚胎干细胞（haploid embryonic stem cells, haESCs）是指从孤雌或孤雄激活的胚胎中分离出的内细胞团细胞经体外培养建立的干细胞系。其最显著特征是核型保持单倍体（n），即仅含一套染色体，无对应的同源染色体。haESCs具有与二倍体胚胎干细胞（ESCs）相似的基本特性：无限自我更新能力、表达多能性标志基因（如Oct4、Nanog、Sox2）、在体外可分化为三个胚层细胞、在体内可形成畸胎瘤并参与嵌合体形成。此外，haESCs保留了配子特异性的印记基因甲基化模式（如孤雌来源的haESCs呈现母源印记，孤雄来源的呈现父源印记），这一特性使其成为研究基因组印记和等位基因特异性表达的独特工具。

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haESCs在细胞周期调控方面具有特殊性。由于缺少一对同源染色体，haESCs缺乏杂合性丢失（LOH）带来的基因组保护机制，对DNA损伤更为敏感，但同时也使得隐性突变可直接在表型中显现，无需通过杂合子筛选或同源重组。此外，haESCs的增殖速度通常略慢于二倍体ESCs，且培养过程中易发生自发二倍化，需要频繁的流式分选（FACS）以维持单倍体纯度。

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haESCs的建立通常包括以下步骤：单倍体胚胎的获取与培养、内细胞团的分离、干细胞系的建立和维持。目前常用的胚胎来源主要有两种：一是通过孤雌激活（parthenogenesis），即使用化学或物理方法激活未受精卵；二是通过孤雄激活（androgenesis），即去除卵母细胞的基因组后注入精子，形成仅含父源基因组的胚胎。近年来，利用体细胞核移植技术创建去核卵母细胞并导入精子，以及从自然受精的单倍体胚胎（如部分鱼类）中分离等方法也有报道。 ADFASDFAF23RQ23R

对于小鼠，孤雌激活常用的方法包括SrCl2处理或电刺激，孤雄激活则需显微操作去除原核。胚胎培养至囊胚期后，分离内细胞团接种于饲养层细胞（如MEF）上，使用ESCs培养基（含LIF、血清替代物等）培养。首次传代时需通过FACS分选单倍体细胞（利用DNA染料如Hoechst 33342），此后每2-3次传代重复分选，以去除自发二倍化的细胞。人类haESCs的建立更为困难，主要因为人类ESCs的维持依赖FGF2/Activin/Nodal通路而非LIF，且人类细胞对单倍体状态的耐受性较低。2016年，Sagi等首次报道了人类孤雌单倍体ES细胞系的建立，但该细胞系在传代中易二倍化，且多能性维持需要更严格的培养条件。 ADFASDFAF23RQ23R

haESCs作为一种近乎“纯合”的细胞模型，在以下研究领域具有不可替代的价值。

正向遗传筛选：由于haESCs中隐性突变可直接显现，结合插入突变（如病毒载体或转座子）或化学诱变，可在全基因组水平筛选与特定表型（如药物抗性、分化缺陷、疾病相关性状）相关的基因。例如，在小鼠haESCs中通过基因陷阱（gene trap）技术，已成功鉴定出参与胚胎发育和疾病进程的新基因。

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反向遗传学研究：利用CRISPR/Cas9技术对haESCs进行基因编辑，可高效获得纯合敲除或敲入细胞株，无需经历多轮筛选或配种。这对于研究功能未知基因、建立人类遗传病细胞模型十分有利。尤其对于人类haESCs，其单倍体特性可模拟患者细胞的杂合性缺失（LOH）状态，用于肿瘤抑制基因的研究。 ADFASDFAF23RQ23R

基因组印记与等位基因表达研究：haESCs的印记模式由其胚胎来源决定（孤雌vs孤雄），因此可用于研究印记基因的调控机制和功能。例如，通过比较孤雌和孤雄haESCs的转录组，可鉴定新的印记基因。此外，haESCs可分化为卵母细胞或精子样细胞，为体外配子发生和生殖生物学研究提供平台。

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药物靶点发现与毒理学研究：haESCs可作为单倍体遗传背景的药物筛选平台。由于只有一个拷贝的靶基因，药物对靶点的作用效应更加直接，减少了二倍体细胞中基因剂量补偿的影响。在毒理学领域，haESCs可用于评估化合物对基因组的损伤，并筛选保护性药物。 ADSFAEQWER353423413434

哺乳动物单倍体发育研究：单倍体胚胎在自然条件下往往流产，而haESCs为研究哺乳动物单倍体细胞命运决定、染色体倍性调控机制提供了体外模型。

尽管haESCs具有诸多优势，但其广泛应用仍面临以下障碍：

自发二倍化：haESCs在培养过程中经常发生核内复制或细胞融合，恢复至二倍体状态。这导致单倍体纯度随时间下降，需要反复进行FACS分选，增加了培养成本和操作难度。

稳定性与多能性维持：长期培养的haESCs易出现染色体数目异常和印记丢失现象。此外，人类haESCs的多能性状态更不稳定，目前已建立的细胞系多为“初始态”（naive）多能性，但该状态下细胞对单倍体的耐受性有限。 ADFASDFAF23RQ23R

种系传递受限：虽然haESCs可参与嵌合体形成，但尚未证明其能通过生殖系传代产生健康的单倍体后代。因此，haESCs目前主要作为细胞模型而非生殖细胞前体。

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物种差异：小鼠haESCs已成功用于多项研究，而大鼠、猪、猴和人类的haESCs在建立和维持方面仍存在困难。人类细胞对单倍体状态的适应性较差，可能与基因组完整性监控机制更强有关。 ADSFAEQWER353423413434

未来haESCs的研究将聚焦于：开发更稳定的培养体系以减少自发二倍化；探索其他物种（尤其是人类）的naive态多能性条件；利用haESCs构建疾病模型和进行药物筛选；结合单细胞组学技术分析单倍体细胞中的基因表达调控网络。此外，haESCs和类器官技术的结合有望在发育生物学和再生医学中开辟新领域。

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