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        昆明理工大學
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        重磅|昆明理工大學發表Nature研究論文 繪制人原腸前胚胎的發育全景圖譜


        發布時間:2019-12-13  |   訪問量:

        12月12日,國際頂尖雜志Nature 以“article”形式在線公開發表昆明理工大學與云南省第一人民醫院生殖科合作完成的高水平研究論文“A developmental landscape of 3D-cultured human pre-gastrulation embryos”。該研究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。昆明理工大學靈長類轉化醫學研究院的李天晴教授和季維智院士為文章的共同通訊作者。昆明理工大學李天晴課題組博士生相立峰、博士后尹宇、鄭云研究員及云南省第一人民醫院馬艷萍主任醫師和李永剛主任技師為該文章的并列第一作者。昆明理工大學是論文的第一完成單位,云南省第一人民醫院為第二單位。

         

        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。

        昆明理工大學科研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,首先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),但未出現早期神經系統的發育,符合胚胎研究的國際倫理。

        人的胚胎在體外3D條件下發育到14天

        這些3D胚胎能高度地模擬體內胚胎的發育,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(amnion)、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。

        3D培養的人胚胎產生前后軸和原條的形成

        通過大量單細胞的轉錄表達譜的分析,研究團隊揭示了上胚層細胞、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(cytotrophoblast)、絨毛外細胞滋養層(extravillous cytotrophoblast)和合胞體滋養細胞(syncytiotrophoblast)的分化以及引起分化的信號和轉錄因子。研究還顯示上胚層細胞(PSCs,多能干細胞)著床后經歷從naive到primed的轉變,其后PSCs維持轉錄表達譜到第14天直到原條。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。

        3D培養的人原腸前胚胎的發育全景圖

        昆明理工大學科研團隊的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。

        原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41586-019-1875-y

         

        (供稿:靈長類轉化醫學研究院)

        (編輯:昆明理工大學新聞中心)


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