何爱彬 教授
表观遗传与细胞命运操控研究组
北京大学 未来技术学院 教授，博士生导师
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1.开发单细胞表观多组学技术，解析胚胎发育中的细胞命运决定机制、肿瘤耐药性发生机制
CoTECH是一项可在单细胞水平同步解析转录组与染色质占位信息的创新性联合技术。本研究整合团队前期开发的染色质靶向切割标记技术CoBATCH（Wang et al. Molecular Cell, 2019）与优化版单细胞RNA测序方法，实现了同一单细胞中基因表达与染色质结合活性的并行检测。基于转录组相似性对跨实验批次单细胞数据进行聚类整合，可获得涵盖多种组蛋白修饰或转录因子结合信息的“拟单细胞”数据集，从而突破单细胞多组学检测维度限制，具备更高维度的表观基因组重构能力（Xiong et al. Nature Methods, 2021）。
为了探究肿瘤中不同类型的细胞对小分子药物响应的异质性，本研究组开发了scEpiChem技术（Dong et al. Nature Methods, 2024），能够以单细胞分辨率捕获小分子药物在全基因组内的结合位置，同时解析药物靶点位置和表观多组学。单细胞水平药物的靶标检测及衍生新技术将助力于临床药效评估及肿瘤耐药机制研究，推动新疗法、新药物诞生。
为了探究胚胎发育过程中表观遗传的调控功能，本研究组开发了具有全基因组覆盖度的单细胞组蛋白修饰分析技术TACIT和CoTACIT（Liu et al. Nature, 2025），首次绘制了小鼠胚胎植入前发育的全基因组单细胞组蛋白修饰动态图谱，揭示了二细胞阶段即存在的表观遗传异质性，并鉴定了调控全能性退出和第一次细胞命运预决定的关键转录因子及转座元件，为理解早期胚胎发育的表观遗传调控提供了全新视角。
2.连续活体成像与数字谱系技术解析胚胎发育与调控
器官发生的核心科学问题在于解析哺乳动物复杂器官构建过程中多源细胞谱系的时空动态部署机制。针对这一挑战，本团队通过优化小鼠胚胎体外培养与固定方法，自主研发垂直双面照明光片显微镜（vLSFM），集成胚胎实时培养模块与心跳门控成像模块，突破活体成像技术瓶颈，成功实现了对发育小鼠心脏长达36小时、覆盖全细胞分辨率（每3分钟一次）的连续动态观测。基于此技术，我们首次提出心脏形态发生关键事件（心室囊腔扩张与小梁形成）中细胞行为动态协同的新范式，挑战并整合了传统群体或单细胞快照分析的主流观点。该技术体系为器官发生多尺度动态图谱的持续解析及先天性心脏病等病理模型的微环境扰动研究提供了开创性工具，为发育生物学与再生医学研究开辟全新维度。
3.表观液体活检技术开发
染色质携带有指征其组织器官、细胞起源及疾病发展进程的表观调控等信息。本研究组开发了无创表观诊断新技术cf-EpiTracing，高效检测与整合血浆游离染色质的多模态表观组学信息，建立了多器官状态无偏监测体系，并广泛应用于多癌种早期筛查、心梗风险预警、疾病与衰老动态监测、疗效与预后预测等场景。
Dong C, Meng X, Zhang T, Guo Z, Liu Y, Wu P, Chen S, Zhou F, Ma Y, Xiong H, Shu S and He AB. (2024) Single-cell EpiChem jointly measures drug-chromatin binding and multimodal epigenome. Nat. Methods, 21: 1624-1633.
Xiong H, Wang Q, Li C C, He AB. (2024) Single-cell joint profiling of multiple epigenetic proteins and gene transcription. Sci. Adv., 10: eadi3664.
Xiong H, Wang R, He AB. (2023) Single-cell protein-DNA interactomics and multiomics tools for deciphering genome regulation. National Science Open, 2: 20220057.
Zhang Y, Li X, Gao S, Liao Y, Luo Y, Liu M, Bian Y, Xiong H, Yue Y, He AB. (2023) Genetic reporter for live tracing fluid flow forces during cell fate segregation in mouse blastocyst development. Cell Stem Cell, 30: 1110-1123.
Li C, Wu B, Li Y, Liu Y, Wang J, Xie J, Xu X, Tian X, Ye Z, Guan J, Chen J, Xie S, Zhang B, Cai B, Wang Q, Yu H, Lan T, Man C, Kang X, Qian P, Perry J, He AB, Jiang L, Zhao M. (2022) Loss of sphingosine kinase 2 promotes the expansion of hematopoietic stem cells by improving their metabolic fitness. Blood, 140: 1686-1701.
Lei Z, Meng H, Liu L, Zhao H, Rao X, Yan Y, Wu H, Liu M, He A, Yi C. (2022) Mitochondrial base editor induces substantial nuclear off-target mutations. Nature, 606: 804-811.
Li C C, Zhang G, Du J, Li Z, Ni Y, Zhou J, Li Y, Hou S, Zheng X, Lan Y, Liu B, He AB. (2022) Pre-configuring chromatin architecture with histone modifications guides hematopoietic stem cell formation in mouse embryos. Nat. Commun., 13: 346.
Li X, Yue Y, Zhang Y, Liao Y, Wang Q, Bian Y, Na J, He AB. (2022) Continuous live imaging reveals a subtle pathological alteration with cell behaviors in congenital heart malformation. Fundam. Res., 2: 14-22.
Xiong H, Luo Y, Wang Q, Yu X, He AB. (2021) Single-cell joint detection of chromatin occupancy and transcriptome enables higher-dimensional epigenomic reconstructions. Nat. Methods, 18: 652-660.
Xiong H, He AB. (2020) Single-Cell Transcriptomic Analysis of Cardiac Progenitor Differentiation. Curr. Cardiol. Rep., 22: 38.
Yue Y, Zong W, Li X, Li J, Zhang Y, Wu R, Liu Y, Cui J, Wang Q, Bian Y, Yu X, Liu Y, Tan G, Zhang Y, Zhao G, Zhou B, Chen L, Xiao W, Cheng H and He AB. (2020) Long-term, in toto live imaging of cardiomyocyte behaviour during mouse ventricle chamber formation at single-cell resolution. Nat. Cell Biol., 22: 332-340.
Hu X, Deng Q, Ma L, Li Q, Chen Y, Liao Y, Zhou F, Zhang C, Shao L, Feng J, He T, Ning W, Kong Y, Huo Y, He AB, Liu B, Zhang J, Adams R, He Y, Tang F, Bian X, Luo J. (2020) Meningeal lymphatic vessels regulate brain tumor drainage and immunity. Cell Res., 30: 229-243.
李晨，李婕，刘敏，闫帅方，孟晓萱，陈旭斌，咸可辛，张彤，郑六弦，赵润萱
