胚胎着床是包括人类在内的哺乳动物发育过程中的里程碑事件，生理状态下超过半数以上的人类胚胎由于无法顺利着床导致不孕。既往研究通常使用小鼠和食蟹猴等模式生物对这一过程展开探索，然而调控围着床时期胚胎发育的分子机制和形态学变化特征在不同物种之间存在较大差异，这使得在小鼠等模式生物研究中获得的调控规律较难为人类胚胎发育研究提供有价值的线索。然而，由于人类胚胎着床发生在受精卵形成后一周左右的时间点，这使得研究者们无法获得生理状况下的这一发育阶段的人类胚胎。长期以来，这一人类关键发育阶段一直成为发育生物学研究的黑匣子。为了深入探讨这一过程中的分子动态规律，挖掘调控胚胎着床过程中的潜在分子机制，2019年8月22日，北京大学生命科学学院、北京未来基因诊断高精尖创新中心（ICG）、生物医学前沿创新中心（BIOPIC）汤富酬课题组携手北京大学第三医院乔杰课题组合作在Nature在线发表了题为Reconstituting the tran1111ome and DNA methylome landscapes of human implantation的研究论文。结合体外模拟人类着床策略1和高精度单细胞多组学测序技术2,3（single-cell RNA-seq, single-cell Trio-seq2），首次利用单细胞转录组和DNA甲基化组图谱重构了人类胚胎着床过程，系统解析了这一关键发育过程中的基因表达调控网络和DNA甲基化动态变化过程。研究者们发现围着床时期人类胚胎的三个主要细胞谱系（上胚层、原始内胚层、滋养外胚层）表现出独特的发育特征，而且胚胎在这一时期迅速呈现出母胎连接预备状态；随后，作者发现在可观察事件窗口期内（体外培养day12以前），雌雄胚胎的X染色体剂量并未达到平衡，且雌性胚胎逐渐启动并逐渐呈现出父源或母源X染色体随机失活趋势；最后，研究者们利用单细胞多组学测序手段发现不同细胞谱系具有截然不同的DNA甲基化动态变化特征，提示基因表达调控网络和DNA甲基化可能共同协调决定囊胚阶段后的细胞谱系命运决定。
北京大学生命科学学院博士后周帆博士、博士生汪睿、北京大学第三医院博士生袁鹏、博士生任一昕和北京大学生命科学学院博士生毛雨诺为该论文的并列第一作者，北京大学北京未来基因诊断高精尖创新中心/生物医学前沿创新中心汤富酬教授和北京大学第三医院乔杰教授为论文的共同通讯作者。该课题得到了北京大学生命科学仪器中心（成像平台）和北京大学高精尖中心高通量测序平台的协助与支持。