作者:李晨阳 来源: 中国科学报 发布时间:2024-4-25
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科学家首次3D重构完整人类原肠期胚胎

 

本报讯(记者李晨阳)4月23日,我国科学家团队在《细胞》发表有关人类原肠胚三维重建的研究论文。该工作构建了完整胚胎中不同细胞类型与基因表达的三维空间分布点云图,进而利用数字3D重构了首个完整人类原肠胚模型,首次揭示了人类胚胎尾端组织中心调控原肠运动。此项研究工作填补了原肠胚阶段人类胚胎各细胞谱系发育知识的空白。

中国科学院动物研究所和北京干细胞与再生医学研究院研究员于乐谦、郭靖涛,中国农业大学教授魏育蕾及中国科学院动物研究所王晓琰博士为论文通讯作者。

出于生命伦理的考虑,人类胚胎的体外培养被限制在14天内,而人类原肠运动发生在受精后14至21天之间,因此被认为是人类发育的“黑匣子”。在原肠运动阶段,只有一层细胞的囊胚会发生重组,形成一个含有3个胚层(即外胚层、中胚层和内胚层)的结构,而新形成的3个胚层细胞会组合并协调发育为各种器官。每一个胚层的细胞都能发育为特定的器官和组织。若能借助技术手段,了解自然情况下胚胎原肠运动发育景观,对理解早期胚胎发育异常导致的流产和胎儿疾病的发病机制有深远的临床意义,并能为体外类胚胎模型的构建提供蓝图。

在该工作中,研究人员借助3D重构胚胎。研究者发现,中胚层很有可能在尚未迁出原条时就已经发生了细胞命运决定,分化为轴向中胚层、近轴中胚层、中间中胚层和侧板中胚层等谱系,并依据决定好的命运迁移到相应位置上。

此外,3D重构的空间位置信息使研究者可以探索原肠运动过程中另外一个重要的事件,即体轴形成。哺乳动物的躯体有3条体轴——头-尾轴、背-腹轴,以及左-右轴,各种组织器官沿着体轴依序排列。已知在脊椎动物胚胎发育过程中,主要依赖一类被称为组织中心的细胞作用,令躯体3条体轴逐渐建立。该研究关注了7条发育过程中的重要细胞信号通路,并整合空间分布信息,分析了在轴向建立过程中信号配受体等的表达情况,发现在该时期人类胚胎尾部很可能存在一个和中部脊索类似的组织中心。这为窥探人类极早期胚胎发育打开了一扇全新的大门。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.03.041

《中国科学报》 (2024-04-25 第1版 要闻)
 
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