اتـــاق زیست

 

Abstract  :

در موجودات پر سلولی بیان افتراقی ژن از یک ژنوم مشترک یک مطالعه پایه ای در مورد اپی ژنتیک است.

در طول تمایز سلول های بنیادی ویژگی منحصر به فرد خود را در حفظ پر توانی سلولی و خود نوزایی برای تبدیل به انواع مختلف سلول ها را پس از دریافت سیگنال های محیطی خاص نشان می دهند.

این فرایندها نمونه هایی از نقش مهم اپی ژنتیک در تعدیل میان ژن های مشترک و فراهم کردن ارتباط بین ژنوتیپ و فنوتیپ است.

(Crosstalk between microRNA and Epigenetic  Regulation in Stem Cells- Keith Szulwach, Shuang Chang, and Peng Jin-Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010)

 

تنظیمات اپی ژنتیکی مکانیسمی را پیشنهاد می دهد که بدون این ها در توالی نوکلئوتیدهای ملکول های DNA تغییری صورت گیرد، در بیان الگوهای ژنی تغییر صورت گیرد.

 (EPIGENETIC REGULATION OF PLURIPOTENCY- Eleni M. Tomazou and Alexander Meissner - 2010 Landes Bioscience and Springer Science+Business Media)

 

 

عوامل اصلی کنترل بیان ژن در طی رشد و نمو سلول ها مربوط به مکانیسم های اپی ژنتیکی شامل:

1- تغییرات در سطح هیستون                          2- متیلاسیون  DNA       

3 - تنظیمات وابسته به RNAهای غیرکد شونده   4- غیر فعال شدن کروموزوم x می باشد.

 

در این مقاله، ما علاوه براینکه به توضیحات در مورد این مکانیسم ها می پردازیم، به چند روش مورد اشاره در زمینه برنامه ریزی مجدد اپی ژنتیک مانند:

1-    انتقال هسته سلول های سوماتیک

2-    همجوشی هسته ها یا عصاره سلول ها    

3- القای سلول های پرتوان به وسیله ملکولهای مشخص می پردازیم.

  

 Introduction:

علم اپی ژنتیک مکانیسمی را پیشنهاد می کند که بدون اینکه در توالی نوکلئوتیدهای ملکول DNAتغییر صورت گیرد، در بیان الگوهای ژنی تغییر صورت گیرد.

(EPIGENETIC REGULATION OF PLURIPOTENCY- Eleni M. Tomazou and Alexander Meissner - 2010 Landes Bioscience and Springer Science+Business Media)

 

سلول های بنیادی از توده داخلی سلول های جنینی مشتق می شوند. (ICM)

این سلول ها را که از جنین موش 5/3 روزه در مرحله بلاستوسیت خارج نموده اند، در محیط کشت قرار می دهند. اگر در محیط کشت این سلول ها، فاکتور LIF حضور داشته باشد، توان سلول ها به طور نامحدود باقی می ماند. اگر در محیط کشت این سلول ها، فاکتور LIF نباشد، تمایز سلول های بنیادی به سمت EB_s و اجسام شبه جنینی پیش رفته ( توان محدودتر شده) و3 رده سلولی اولیه ( اکتودرم، اندودرم، فرودرم) را ایجاد می کند.

این پروسه به 2 ویژگی خاص اشاره می کند:

1- Self renewal: خودنوزایی بیان می کند که Es توان نامحدودی دارند.

2- Pluripotency: پرتوانی بیان می کند که سلول ها توان خود را برای ایجاد لاین خاصی از سلول ها محدود می کنند.

رده ای که به سلول های سوماتیک، و رده ای که به سلول های جنینی تمایز می یابد. ( در محیط in vitro,in vivo ).

از پتانسیل این سلول ها برای مدل سازی تکوین جنین انسان و تامین ذخیره نامحدودی از سلول های مشتق شده از (hES) برای درمان پیوندی یا تحقیقات دارویی و تکوینی استفاده خواهد شد.

 

Epigenetic modification:

 

 DNA در یوکاریوت ها درون یک کمپلکس پروتئینی به نام کروماتین قرار گرفته است. نوکلئوزوم واحد ساختمانی ساختار کروماتین است.

هر نوکلئوزوم متشکل از اکتامری از پروتئین های هیستونی، 2 ملکول از هریک از هیستون های H4 , H3 , H2B , H2A است.

سپس نوکلئوزوم ها توسط H₁ به هم پیچیده می شود. H₁ بهصورتDNAرابط در بین نوکلئوزوم ها متصل می شود.

ساختار کروماتین به وسیله عناصر تنظیمی و فاکتورهای وابسته به رونویسی در نقاط خاصی، بیان ژن را تحت تاثیر قرار دهند.

تغییرات هیستون ها و متیلاسیون DNA، دوتا از مهمترین فاکتورهای موثر در ساختار کروماتین هستند.

 

Modulator or chromatin stracture and dynamics

ساختار و دینامیک تعدیل کننده های کروماتینی:

فاکتورهای وابسته به ATP تغییر دهنده ساختار کروماتین مربوط به دسته ای از هیدرولازهای آنزیمی هستند که بین هیستون، DNA قرار می گیرد.

این تغییرات نوکلئوزوم را در جهت سازش و موقعیت یابی سوق می دهد.

فاکتورهایی که باعث بالارفتن توانایی DNA در طول تنظیم ژن و ترجمه می شود، شامل گروهی از SNF | SW1  ,   NuRDMi -2 | CHD   ,   ISW 1   ,   INO 8 است.

هر یک از این فاکتورها در فرایندهای بیولوژیکی شامل تغییر در DNA تنظیم نقاط وارسی، رونوشت برداری از DNA، حفظ تلومرها، جدایی کروموزوم ها و ... نقش دارد.

 

 

Histon modifications:

 

تغییرات هیستونی:

 

پروتئین های هیستونی در ساختار کروماتین نقش کلیدی را در نوکلئوزوم دارند.

تغییرات روی آن ها می تواند باعث برهم خوردن آرایش کروماتین شود.

پروتئین های هیستونی دارای یک دم آمینوترمینال اند که به سمت خارج برآمده شده و دارای یک دُومین کربوکسیل که به شکل کروی ( Globular) در داخل نوکلئوزوم قرار گرفته است.

پروتئین های هیستونی به ویژه در ناحیه دم خود در معرض تغییر شکل های پس از ترجمه قرار می گیرند. که در مجموع تحت عنوان تغییرات هیستونی نامیده می شوند.

این تغییرات شامل استیله و متیله شدن  کوئیتینه شدن اسیدهای آینه لیزین (K)، فسفریله شدن شدن سرین(S) ، ترئونین (T)، متیلاسیون آرژنین(K) می باشد.

پیوستن این زیر مجموعه ها با هم می تواند در فعال کردن یا سرکوب کردن ژن نقش داشته باشند.

آنچه باعث فعال کردن رونویسی و باز کردن نواحی کروماتین می گردد شامل اسیتلاسیون H4K16 , H3K14, H3K9، مونومتیلاسیون و تری متیلاسیون  H3K4و تری متیلاسیون  H3K36 می باشد.

آنچه امروزه به عنوان مکانیسم اصلی مدیفیکاسیون روی ساختار کروماتین مطرح می شود، در نواحی تغییر یافته کروماتین است.

در مبحث تاثیر مدیفیکاسیون ها، اصطلاحی به نام کد هیستونی مطرح می شود.

که به معنی تلفیق چند مدیفیکاسیون مختلف و ارتباط متقابل آن در بروز یک عملکرد بیولوژیکی خاص است.

 

DNA methylation

میتیلاسیون DNA:

مطالعه بر روی میتیلاسیون DNA یکی از بهترین نقاطی است که در زمینه اپی ژنتیک بر روی ملکول DNA موثر است.

میتیلاسیون DNA شامل افزوده شدن گروه میتیل روی بازسیتوزین موجود در نواحی غنی از دی نوکلئوتید CPG در سطح ژنوم می باشد که به جزایر CPG معروف اند.

در پستانداران الگوی میتیلاسیون به طور پایداری توسط آنزیم DNA میتیل ترانسفر (DNMT) حفظ می شود.

این آنزیم در هنگام همانند سازی در صورت میتیله بودن رشته DNA مادری، می تواند رشته تازه ساخته شده را میتیله نماید.

DNA غیرمیتیله به صورت de novo و به وسیله آنزیم های DNMT _3b , DNM_{T 3a}میتیله می گردد.

میتیلاسیون DNA نقش مستقیمی در تنظیم ساختار کروماتین ایفا می کند.

در مراحل جنین زایی، الگوی میتیلاسیون در سطح ژنوم پاک شده و موج میتیلاسیون جدیدی بعد از مراحل لانه گزینی شکل می گیرد.

پس از لقاح و قبل از اولین تقسیم سلول تخم، ژنوم پدری به طور فعال میتیله می شود.

بعد از اولین تقسیم سلول تخم، به خاطر عدم بیان آنزیم DNMT1 دمیتیلاسیون غیرفعال در ژنوم پدری و مادری رخ می دهد.

ژنوم جنین پیش از لانه گزینی با حضور DNA میتیل ترانسفراز و به صورت denovo، الگوی جدیدی از میتیلاسیون به خود می گیرد. این روند در طی لانه گزینی ادامه خواهد داشت و الگوهای اپی ژنیتیکی متفاوتی در رده های سلولی مختلف شکل می گیرد. بنابراین در راستای عملکرد پرتوانی سلول های بنیادی در ICM، ژنوم این سلول ها، با الگوی ویژه ای برنامه ریزی خواهند شد.

 

 

 

micro RNA:

RNAهای کوچک تنظیم گر بین 21 تا 30 نوکلئوتید طول دارند که از جمله آن ها می توان به micro RNA  ها اشاره کرد. که دارای توالی و ترتیب خاص تنظیم کنندگی برای پس از رونویسی بر روی هزاران mRNA را دارد. در نتیجه در سلول های مختلف باعث ایجاد شکل های گوناگون می گردد.

 micro RNA در تنظیمات اپی ژنتیک در طول نروژنز از سلول های بنیادی حائز اهمیت اند.

 

Adult neural Stem cell and neuregenesis

در بالغین، سلول های بنیادی در بسیاری از بافت های زنده نقش بحرانی را برعهده دارد. که مسئول اصلاح و تعمیر در بافت هاست.

سلول های بنیادی عصبی چندین گروه سلولی اند که دارای نقش هایی است ه آن ها را به وسیله خود نوزایی و تولید از تمایزات سلولی به خصوص در سیستم عصب کسب کرده است.

نروژنز به فرایندی اطلاق می شود که در طی آن از سلول های بنیادی عصبی سلول های عصبی جدید ایجاد می شود. که شامل تکثیر و تعیین سرنوشت از NSCs، مهاجرت و بقای سلول های عصبی جوان و بلوغ آن ها و اجتماعی از نورون های بالغ جدید است.

از زمان کشف نروژنز سلول های بالغ، نروژست ها و زیست شناسان تکاملی به دنبال کشف مکانیسم هایی تنظیمی و عملکرد این فرایند شدند.

عوامل خارجی که سبب خود نوزایی NSC و پرتوانی می باشد شامل، تغییرات پاتولوژی، فیزیولوژی، آندوکرین می باشد.

این مکانیسم های ملکولی منجر به کشف اپی ژنتیک NSC و ایجاد سلول های عصبی جدید از سلول های بالغ عصبی شد.

 

Micro RNA Function in NSCs and Neurogenesis

عملکرد Micro RNA در سلول های بنیادی مغز و نروژنز:

اولین بار به حضور Micro RNAها در کرم C.elegans پی برده شد. و متوجه شدند که Micro RNA از جهت اینه در یک نوع سلول و به شیوه ای خاص عمل می کند، شناخته شده است.

micro RNAها در سطوح بالایی از سیستم عصب مرکزی بیان می شود.

همچنین نشان داده شده که این الگوی بیان Micro RNA به طور دینامیک و پویا در طول تمایز Esc_s انسانی به نرون های اجدادی و نرون های بالغ دستخوش تغییر قرار می گیرند.

یکی از مثال های مناسب micro RNA که تکامل سلول های عصبی از ES را تحت تاثیر قرار می دهد بیان بالای RNA  , mir 125 a mi در مغز است.

در این مدل شماتیک، تنظیمات اپی ژنتیک توسط micro RNA و در تعیین سرنوشت سلول نشان داده شده است:

در زمان اتصال پروتئین های متصل شونده در زمان متیلاسیون (MED s) DNA و تغییرات در کمپلکس کروماتین، از رونویسی micro RNA جلوگیری شده است و نتیجه آن کاهش بیان micro RNA است. در ادامه این نتیجه، موجب افزایش mRNA مورد نظر گردیده و رونویسی از mRNA صورت گرفته و سرنوشت سلول تعیین می شود.

اما در زمان بیان micro RNA، سبب می شود که مقدار بیان RNAm کاهش یافته و رونویسی صورت نگیرد. به وسیله Micro RNA می توان به طور مستقیم بیان چند mRNA هدف را تحت تاثیر قرار داد.

توانایی بالقوه در تعاملات چندگانه و اپی ژنتیکی تحت تاثیر تنظیمات Micro RNA در تمایزات سلول های عصبی و عملکرد سلول های بنیادی نقش دارد.

گاه به طور همزمان یک micro RNA روی بیان چند mRNA اثر می کند.

در نقاطی پره های mRNA روی micro RNA همپوشانی شده است.

 

(Crosstalk between microRNA and Epigenetic  Regulation in Stem Cells- Keith Szulwach, Shuang Chang, and Peng Jin-Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010)

 

 X – inactivation and X – reactivation :

X غیرفعال و فعال شدن مجدد آن:

غیرفعال شدن کروموزوم X یکی از نشانه های اپی ژنتیک در تکامل پستانداران محسوب می شود.

این تنظیمات در سطح کروموزوم X برای تکوین مراحل اولیه جنینی در سلول های ژرمینال ضروری است.

زمان فعال شدن مجدد chrx در محیط (in vivo)  در اواخر بلاستوسیت  در اپی بلاست و در طول تکامل سلول های ژرمینال است.

فعال شدن مجدد chrx در سلول های سوماتیک بالغ یا بلاستوسیت های موش در سلول های پرتوان به وسیله فاکتورهایی صورت می گیرد.

غیرفعال شدن chrx در سلول های سوماتیک یکی از برنامه ریزی های مجدد است.

در شکل مدلی ارائه شده که به وسیله آن ارتباط بین پرتوانی سلول و ژن xist را به خوبی نشان می دهد.

(غیرفعال شدن chrx در جنین نیازمند منطقه ی ویژه ای از chr است که مرکز غیرفعال شدن x نامیده می شود.

بررسی ها نشان داده شده حذف این ناحیه، غیرفعال شدن chrx به همراه دارد.

ژن xist بر روی chrx قرار داشته و مسئول اصلی پدیده غیرفعال شدن کروموزوم x می باشد. این ژن فقط در chrx غیرفعال، روشن است.)

Nanog , Sox2 oct4 در محل Intron1  اتصال برقرار کرده، بنابراین دستور سرکوب رونویسی را صادر می کند.

از طرفی Rex1 , c – myc , oct4 , Sox2 , KLF4 در جایگاه اینهانسر Dxpas34 و یا Xist اتصال برقرار کرده که نتیجه آن فعال شدن tsix شده و این امر خود موجب عدم بیان xist است.

2تا از فعال کننده های بیان Rnf12 , gpx , xist است که برای پرتوانی سلول های دارای سطح پایینی است.

 

Rnf12 سرکوب کننده های فعال برای فاکتورهای پرتوانی سلول در نقاط تنظیمی است.

اما هنوز به طور آشکار نقش JPX مشخص نیست.

بنابراین فاکتورهایی که باعث پرتوانی سلول ها است شامل دو دستور مستقیم و غیرمستقیم سرکوب xist می باشد.

در مرحله غیرفعال شدن chrx، فاکتورهای پرتوانی سلول ها اتصالشان از این جایگاه قطع می شود.

1-    سرکوب ژن xist به وسیله فاکتورهای پرتوانی سلولی در ناحیه tsix , intran1 آزاد می شود.

2-   فعال شدن بیش از حد jpx , Rnf12  باعث بیان بالای xist می گردد.

 

( X-inactivation and X-reactivation: epigenetic hallmarks of mammalian reproduction and pluripotent stem cells - Bernhard Payer • Jeannie T. Lee • Satoshi H. Namekawa - Springer-Verlag 2011)

  

Epigenetic Reprogramming roads to pluripotency

برنامه ریزی مجدد سلول ها منابع ارزشمندی را برای ایجاد سلول ها از سلول های بنیادی ایجاد می کند.

در اینجا از روش هایی که به طور معمول برای برنامه ریزی مجدد اپی ژنتیک استفاده می کنیم اشاره می نماییم:

تکامل جانوران با لقاح و ایجاد تخم آغاز می شود. و به سوی اندام های رشد یافته پیش می رود.

سلول ها در اول جنینی قبل از گاسترولا پرتوان هستند و پتانسیل های متفاوتی را نسبت به سایر سلول های بالغ دارند.

سلول های بالغ شامل سلول های بنیادی هستند که گنجایش آن ها بسیار محدود شده است. این عقیده که سلول های بالغ نمی توانند به رده طبیعی سلول های بنیادی برسند به خاطر ناشناخته بودن بخشی از مراحل تکاملی بود.

با این حال بسیاری از آزمایشات پیش گامانه، براساس یک تکنولوژی به نام انتقال هسته ای ثابت کرد که هسته های بالغ هنوز توانایی برنامه ریزی برای تبدیل به هر سرنوشتی را دارند.

 

Somatic cell nuclear transfer

انتقال سلول های سوماتیک

این سوال که هسته سلول ها بالغ تا چه زمانی totipoteut هستند، از بزرگترین سوالات مطرح شده تا آن زمان بود.

آن ها هسته سلول جنینی را به درون تخمک بدون هسته انتقال دارند و بچه قورباغه های طبیعی ایجاد شده و یا با انتقال هسته سلول اپیتلیوم روده به درون تخمک فاقد هسته Xenopus، قورباغه های نر و ماده ایجاد شد.

در نتیجه این امر به وضوح نشان داد که هسته های پرتوان در طول تکامل و تمایزات سلولی به طور کامل می توانند معکوس شده باشد.

این امر منجر به تولد گوسفند دالی شد که از طریق انتقال سلول های غدد پستانی گوسفند ماده به تخمک بدون هسته گوسفند و قرار دادن آن در رحم گوسفندی از نژاد اولی شد.

تولد دالی نشان داد که برنامه ریزی مجدد در سلول های پستانداران نیز اتفاق می افتد.

بلافاصله پس از آن موفقیت اکتشافی حاصل از انتقال طول های سوماتیک در گونه هایی مثل (mouse) موش، bovine (گاو)، Pig (خوک)، Rat (موش رت) که مدل های تجربی مفید در زمینه های مختلف بودند، صورت گرفت.

در سال 1998 گروه تامسون اولین رده سلول های بنیادی جنینی انسان را که می توانست به انواع سلول ها در بدن تمایز یابد را تاسیس کرد.

سلول های بنیادی جنینی انسان شروع علاقه ای در کلونیک درمانی شد.

هدف از تولید بلاستوسیت های انسانی توسط انتقال سلول های سوماتیک هسته ای (SCNT) و در نتیجه آن ایجاد لاین سلول های جنینی که می تواند به سلول های مورد نیاز برای درمان پیوند است.

 

Reprogramming by cell fusion or cell extract

 

برنامه ریزی مجدد به وسیله الحاق سلول یا عصاره سلولی:

برای اینکه یک تخمک بدون هسته به یک نطفه بالغ تغییر کند باید totipotent باشد.

این نشان دهنده آن است که سیتوپلاسم یک سلول می تواند در سرنوشت سلول دیگر اثر کند.

با این حال از یک سلول نرمال نمی تواند به عنوان یک سلول دریافت کننده (گیرنده) استفاده کرد، زیرا اندازه آن برای دستکاری کوچک است.

الحاق سلول ها این امکان را فراهم می کند که عملکرد سیتوپلاسم به هر هسته دیگر اجرا گردد.

با الحاق thymocyts با ES دریافتند تعداد سلول های هیبرید با خصوصیات زیر برنامه ریزی مجدد شدند.

1- فعال شدن chrx غیر فعال در برخی thymocyte

2- بیان ژن پرتوانی از ژنوم tymocyte و ایجاد بخشی از 3 لایه زاینده در محیط invivo اما این مطالعات در زمینه برنامه ریزی مجدد کامل نبود. مثلا نشانه گذاری ژن متیلاسیون در سلول های سوماتیک حفظ می شد، اما در الگوی سلول های ژرمینال نبود.

این اولین مدرکی بود که الحاق سلول ها با سلول جنینی می تواند باعث برنامه ریزی سلول های بالغ گردد.

از طرفی عصاره سلولی می تواند فعالیت های هسته را نشان دهد.

با استفاده از عصاره سلول های T اولیه انسان که بر روی 293 فیبروبلاست استفاده شد.

آن ها دریافتند که  T cell293 را که می تواند عصاره را جذب کند، برنامه ریزی مجدد را به طرف سلول های T cell پیش برد.

برنامه ریزی مجدد به وسیله الحاق سلول ها یا عصاره سلولی کمی ملاحظات اخلاقی را بالا برده و کار با آن آسان مید. اما برنامه ریزی سلولی توسط عصاره سلولی به درجه پایینی را از پرتوانی از ES منجر می شد. و از طرفی نیز هیبریدسل های برنامه ریزی شده با الحاق سلولی تتراپلوئیدی اند.

به طور معمول از این دو روش برنامه ریزی مجدد نمی توان برای کاربردهای کلینیکی استفاده کرد.

اما این روش ها به وضوح نشان می دهد که برنامه ریزی مجدد را می توان در محیط invitro بدون القای تخمک انجام داد.

 

Induced pluripteacy by defined melcules:

القای سلول های پرتوان به وسیله ملکول های مشخص:

سلول های بنیادی پرتوان می توانند به وسیله سلول های سوماتیک در نتیجه بیان Ectopic 4 فاکتور است:

KLF4 , C – myc, Sox2, oct4

بعد از آن گروهی دیگر از القاکننده های سلول های بنیادی به نام (IPS) شناسایی شد که توانایی انتقال به سلول های ژرمینال را داشت.

با این وجود هنوز 2 مانع برای ترجمه کلینیکی از تکنولوژی سلول های وجود دارد:

 تولید IPS دارای نگرانی های ایمنی بزرگ است.

از فاکتورهای klf4, c-myc معروف به انکوژن هاست. در ضمن متدهای آزاد کردن ژن به وسیله رتروویروس و یکپارچه سازی ژن های اگزوژنوس ممکن است موجب موتاسیون یا باآرایی گردد.

 

( Epigenetic reprogramming: roads to pluripotency - Wei LI1,2, Qi ZHOU- Higher Education Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010 )

 

Conclusion

مکانیسم های مختلف اپی ژنتیک و اهمیت آن در کنترل بیان ژن ها به خصوص در زمان تغییر شرایط سلول همچون مراحل تکوین جنین و تمایز بیش از گذشته شناخته شده است.

شناخت بیشتر این مکانیسم ها و نقش آن ها در بروز تغییرات ساختار و عملکردی در سطح ژنوم می تواند اطلاعاعت قابل توجهی در خصوص الگوی ملکولی روند تمایز سلول های بنیادی و برقراری شرایط تمایز هدفمند سلولی فراهم آورد.

نقش مکانیسم های اپی ژنتیک در این تمایزات کاملا بدیهی و امید است به توان از آن در جهت درمان بیماری ها مورد استفاده قرار گیرد.

 

 

بررسی های اپی ژنتیک سلول بنیادی و سلول های تمایز یافته پیش ساز، نشان داده است که رابطه پایداری بین مکانیسم های اپی ژنتیک و ماهیت قابل توارث بودن آن ها وجود دارد.

شاخص های اپی ژنتیکی باوجود قابل توارث بودن و پایداری، ماهیت کاملا دینامیک و قابل برگشتی داشته و بواسطه عوامل تغییر دهنده ساختار کروماتین تنظیم می شود.

 بررسی ها نشان می دهد که علاوه بر ژن های خانگی گروه دیگری از ژن ها که مسئول پرتوانی و خودنوزایی سلول های بنیادی هستند تقریبا در این سلول ها بیان دائمی دارند. طی تمایز سلولی، زن های مسئول بنیادینگی (که شامل ژن های اختصاصی برای سلول های بنیادی اند) خاموش خواهند شد و بیان فاکتورهای رونویسی اختصاصی دیگر باعث ظهور دودمان جدیدی از ژن های اختصاصی در جهت ایجاد سلول جدید می شود. این فعالیت سلسله مراتب به عنوان مدل فعالیت سلسله مراتبی HA، مطرح می شود که با تغییر شبکه های رونویسی در طول تمایز و نمو سلولی صورت می گیرد. در مدل دوم تصویر براین است که اگرچه ژن های اختصاصی بافتی در سلول های بنیادی جنین بیان نمی شوند، اما این ژن ها به طور اپی ژنتیکی برای بیان در مراحل بعدی نشانه دار شده اند. مطابق این مدل شکل گیری کروماتین فعال در سلول های بنیادی جنینی بوفوررخ می دهد. اما این نواحی نشانه گذاری شده لزوما فعالیت ضروری را به عهده نداشته و صرفا به عنوان عوامل پیش برنده محسوب می شوند. انتخاب این نواحی ژنومی بوسیله ارتباط فاکتورهایی با ویژگی اتصال به توالی های خاص صورت می گیرد. این برهمکنش باعث فراخوان عوامل تغییر دهنده دیگری می شود که نهایتا منجر به بیان ژن های اختصاصی دودمان های مختلف می گردد. مدل نشانگرهای مستعد به رونویسی در مراحل اولیه (ETCM) براساس شواهدی مطرح شده است که نشان می دهد اگرچه بسیاری از ژن های مربوط به دودمان های خاص در سلول های بنیادی جنینی غیرفعالند، ولیکن کروماتین این ژن ها برای بیان در مراحل بعدی نشانه گذاری شده اند. مدل سوم تحت عنوان پراکندگی یا آشفتگی رونویسی (PT) نام گذاری می شود. در این دیدگاه سلول های بنیادی جنینی یک مجموعه ای از ژن های مختص به خود را بوسیله فاکتورهای ویژه ای رونویسی می کنند. اما برخلاف تاکید مدل HA، بقیه ژنوم بطور کامل خاموش نبوده و بیشتر نواحی آن در سطح پایینی بیان می شوند. در سلول های تمایز یافته به طور هم زمان و گسترده از بیان ژن های مرتبط با بنیادینگی کاسته شده و دسته دیگری از ژن های اختصاصی مسئول تمایز و حفظ آن شروع به رونویسی می کنند.

کشت سلول های بنیادی در محیط آزمایشگاه و تشکیل جسم شبه جنینی، تقلیدی از مراحل اولیه نمو جنینی است. اجسام شبه جنینی تحت شرایط محیط کشتی مناسب می توانند به چندین رده سلولی تمایز یابند. بررسی ها بیشتر روی مراکز تنظیمی رونویسی در سلول های بنیادی جنینی، سه فاکتور رونویسی OCT-4 , SOX2 , NANOG را بعنوان عوامل اصلی تاثیرگذار برروی پروموتر این ژن ها معرفی می نماید. از آنجائیکه بیش از این ژن ها غیرفعال هستند بنابراین فاکتورهای رونویسی فوق در هر دو فرایند فعال و غیر فعال کردن ژن ها موثرند.

تاکنون مدل های مختلفی از چگونگی تنظیم اپی ژنتیکی بیان مارکرهای سلولی، به خصوص در سلول های بنیادی مطرح شده است اما هیچکدام از آن ها قادر به توجیه همه ابعاد این فرایند نیستند. بنابراین دستیابی به مکانیسم های پیچیده سلولی، نیازمند تحقیقات بیشتر دانشمندان بوده و حقیقت در آینده پنهان است