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研究发现人类胚胎发育最初的秘密
作者:互联网    日期:2018-05-25

       每一个哺乳类、鸟类、爬行类动物的早期胚胎都包含一团具有非凡力量的细胞,被称为“组织者”,负责引导胚胎的头尾、前后。生物学家们因为技术、伦理道德的约束,一直无法在人类胚胎中证实“组织者”的存在。现在,《Nature》一篇重磅文章,首次观察到胚胎中的这类细胞。

       5月23日,来自于美国洛克菲勒大学的科学家们在《Nature》期刊发表了这一突破性研究,通过绕开人类胚胎研究的伦理限制,将人类干细胞移植至鸡胚胎中。最终证实,借助这些组织者的发育能力,可以促使鸡胚胎发育出第二套神经系统。

       这一结果发现来源于不同且相隔甚远的物种细胞可以共享发育指令。这意味着,组织者在数亿年间的进化中依然保守。
       关于“组织者”的研究有着很巧妙、传奇的开始。早在上世纪20年代初,德国胚胎学家试图研究脊椎动物的胚胎诱导过程。胚胎诱导是发育过程中通过细胞间的相互作用来决定细胞命运、使其定向分化的一个根本想象。
       研究人员以蝾螈胚胎为研究材料,将胚胎的背唇细胞移植到其他蝾螈胚胎的腹部。结果发现,移植的背部细胞会“诱导”或者“组织”邻近的细胞发育成大脑和脊椎的初始细胞。这类被成为组织者胚胎细胞会刺激受体胚胎发育出第二套神经系统。
     “组织者”的发现被认为是发育生物学领域的最重要发现之一。此后,科学家们陆续在青蛙、鸟和小鼠的胚胎中发现了类似的组织者。
       在这项新研究中,课题组研究团队合作找到了一个解决方案,绕开了“14天准则”。通过采集来自于人类胚胎的干细胞(拥有多向分化潜能的细胞),并将其放置于有特定图案(只有22毫米宽的小方格)的培养皿中培养,使其生成类似于胚胎的结构。
       与此同时,还添加了一系列生长因子,促使其生成早期胚胎中拥有的各种细胞层。结果显示,在这一类似胚胎的结构中,存在一簇表达有组织者遗传特征的细胞。
       研究团队将这一簇细胞植入发育12小时的鸡胚胎(相当于发育14天的人类胚胎)。结果发现,随着鸡胚胎的生长,人类组织者细胞会引导邻近的鸡细胞分化并生成第二套鸡神经细胞。
       神奇的是,这些来源于人类胚胎的组织者本身的命运是发育成非神经类组织,但是在被移植入鸡胚胎之后,它们会直接改变邻近鸡细胞的命运,使其发育成第二套神经系统。
       这项研究是一个“技术进步”,将类似于组织者的细胞在人类胚胎之外培育,能够帮助研究人员解析这类细胞独特的信号能力。也可以带来更多的探索,例如更好地理解人类胚胎的早期发育,从而找到导致流产的缺陷。
       然而,这一代替方法并不能完全替代组织者在人类胚胎中的发育研究。未来,希望进一步解析人类组织者细胞影响邻近细胞的细节。
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