【新研究】 科学家揭开灵长类动物胚胎原肠运动“神秘面纱”

中国科学院一支研究团队近日完成一项体外重现非人灵长类动物胚胎原肠发生的工作,为研究灵长类动物早期胚胎发育过程建立了重要的研究基础。该成果已在线发表于国际知名学术刊物、新一期美国《科学》杂志上。

从发育生物学的角度来看,人一生中重要的时刻不是出生、结婚和死亡,而是原肠运动。这是早期胚胎发育最特殊的阶段,人类等灵长类动物胚胎在形成14天左右后会出现原肠运动,胚胎细胞会分化形成不同胚层,细胞会从几百个直接增加到几千、几万个。一旦发生异常,往往导致妊娠失败或出生后器官缺陷等重大疾病。

由中科院动物研究所、昆明动物研究所、干细胞与再生医学创新研究院合作完成的这项研究,建立了一个新的体外培养体系,能够支持食蟹猴的胚胎在受精后在体外生长长达20天。体外培养的胚胎在结构、细胞和分子水平上都充分反映了植入后体内早期发育的关键事件,并且发育达到了原肠胚形成阶段。

通讯作者之一、中科院动物所研究员王红梅介绍,哺乳动物的受精卵形成囊胚,在子宫着床前后,胚胎中部分细胞开始移动、重排和分化,启动原肠运动,形成内、中、外三个胚层,为胚胎体轴建立和器官发育奠定基础。由于伦理限制,体外人类胚胎培养不能超过受精后14天,而灵长类动物原肠运动多发生在受精14天以后,所以生物学家对人类原肠运动这一灵长类动物发育过程中的里程碑事件所知甚少。因此通过培养与人类接近的灵长类动物的胚胎,科研人员可以进一步理解原肠运动。

研究报告说,培养皿中的食蟹猴胚胎与子宫内胚胎的发育方式一致,最新观察到的发育现象可以反映体内发育情况。研究还显示,食蟹猴胚胎与人类胚胎发育早期存在关键差异,例如食蟹猴胚胎中形成胎盘的细胞基因表达与人类有所不同。

北京大学第三医院院长乔杰院士点评,猴类被认为是研究人类生理学和病理学的可靠动物模型,其植入后发育的体外培养体系的建立,为研究灵长类动物的植入后胚胎发育的过程提供了平台,将大大提高科学家对灵长类和人类早期胚胎发育的认识及相关疾病的了解,特别是为不良妊娠及胎儿畸形病因的探讨奠定了很好的基础。

美国加州理工学院发育生物学家玛格达莱娜·泽尔尼卡·戈茨就此表示,可以在非常类似人体的模型中研究原肠运动,“这太令人振奋了”。

新华社

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