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云報 2019-12-17 我省科研人員繪制出人原腸前胚胎的發育全景圖


發布時間:2019-12-17  |   返回首頁 訪問量:

我省科研人員繪制出人原腸前胚胎的發育全景圖

打開人類胚胎早期發育的“黑匣子”

人的胚胎在體外3D條件下發育到14天

12日,昆明理工大學靈長類轉化研究院/云南中科靈長類生物醫學重點實驗室李天晴和季維智團隊與云南省第一人民醫院生殖科合作,首次繪制了人原腸前胚胎的發育全景圖,為研究人著床后的早期胚胎發育建立了重要的研究基礎。相關研究成果12日刊登在《Nature》雜志。

人的生命起源于早期胚胎,胚胎體內發育在三維時空上受到復雜而精細的調控。胚胎發育是生命科學的重要問題,受限于倫理和研究技術的限制,人著床后胚胎發育尚是一個不清楚的“黑匣子”。對著床后人胚胎發育關鍵事件的理解對人類干細胞、組織器官再生研究和應用以及對不孕癥、早期發育疾病的預防與治療極為關鍵。

3D培養的人胚胎產生前后軸和原條的形成

昆明理工大學李天晴和季維智團隊在獲得嚴格的倫理允許和病人知情同意的條件下,利用臨床上捐獻的胚胎,通過改善培養基和培養方法,開發了一個三維(3D)人囊胚培養體系,克服二維(2D)無法模擬胚胎發育的缺陷。采用該體系首次將人囊胚在3D條件下培養到原條階段(第14天),未出現早期神經系統的發育,符合胚胎研究的國際倫理。這些3D胚胎高度地模擬了體內胚胎的發育,經歷不同形態的發育并自發組裝成2D條件下無法產生的3D結構,包括胚胎雙層杯盤、羊膜、基底膜、初級和靈長類獨特次級的卵黃囊、前后軸和原條。與上胚層細胞相比,羊膜腔的羊膜上皮顯示出獨特和特征性的表型。通過大量單細胞的轉錄表達譜的分析,揭示了上胚層細胞、下胚層細胞和滋養層細胞譜系分化和發育的動態以及分子調控網絡。首次闡明胚胎著床后,細胞滋養層、絨毛外細胞滋養層和合胞體滋養細胞的分化以及引起分化的信號和轉錄因子。研究還發現,不同的多能因子協調作用決定了上胚層細胞的發育和轉化。通過人和猴子胚胎的轉錄組分析,發現猴子和人上胚層細胞在代謝上具有明顯差異,而在維持干細胞多能性以及發育的關鍵分子和信號通路上具有保守性。

人上胚層細胞的發育和原腸前胚胎的發育全景圖

研究首次系統研究了原腸前人胚胎和多能干細胞的發育過程,繪制了原腸前人胚胎的分子和形態發育全景圖,填補了相關領域的空白。人胚胎三維培養系統的建立對探索人原腸前胚胎發育開辟了嶄新的研究平臺,為人類早期胚胎發育異常等重大疾病的臨床藥物研發和再生醫學的發展提供了潛在的新工具,該技術未來結合人干細胞自組裝等技術,將進一步解析胚胎分化過程以及相關的信號通路調控,為人類深入認識胚胎發育機制提供了重要數據。

 

 

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