【科技前沿】

首個完整人類原腸胚模型被3D重構

極大推(tui)進生命初(chu)始如何發育(yu)的完整認知(zhi)水平

　　日報北京4月24日電（記者齊芳）原腸運動是大部分動物胚胎發育中的一個重要階段，是人類生命科學研究的熱點和焦點之一。中國科學院動物研究所和北京干細胞與再生醫學研究院、原腸中國農業大學的胚模研究人員，首次用數字3D重構了首個完整人類原腸胚模型，型被極大地推進了人類對于生命初始如何發育的完整百姓彩票紅認知(zhi)。這一成果于(yu)4月23日在國(guo)際學(xue)術(shu)期(qi)刊《細胞》發表。人類(lei)

　　生命科學中，原腸人類胚胎發育的胚模前八周被劃分為23個卡內基分期（CS1-CS23），原腸運動主要發生在CS7-CS8階段，型被也就是完整受精后的14至21天之間。在這個階段，人類只有一層細胞的原腸囊胚會發生重組，形成一個含有三個胚層（即外胚層、胚模中胚層和內胚層）的型被百姓彩票最新網址結構(gou)，而新形成的(de)三個胚層細胞會(hui)組合并協調發(fa)育為各(ge)種器(qi)官。每(mei)一個胚層的(de)細胞都能(neng)發(fa)育為特定的(de)器(qi)官和組織。

　　但按照生命科學研究的倫理規范，人類胚胎的體外培養被限制在14天內。因此，盡管人們采取了多能干細胞體外構建類胚胎等方法來研究原腸運動，卻始終沒有辦法準備了解其過程，百姓彩票怎么買原腸運動也被(bei)認為(wei)是人類(lei)發育的“黑(hei)匣子(zi)”。

　　成(cheng)(cheng)果的(de)主要完(wan)(wan)成(cheng)(cheng)人、中國科學院(yuan)動物研(yan)(yan)究(jiu)所(suo)和北京干細胞(bao)與(yu)再生醫學研(yan)(yan)究(jiu)院(yuan)于樂謙研(yan)(yan)究(jiu)員(yuan)說：“基于一(yi)枚CS8時期完(wan)(wan)整人類(lei)胚胎(tai)，我們利(li)用(yong)連(lian)續橫斷面高分辨空間轉(zhuan)錄組切片(pian)，結合(he)機(ji)器學習(xi)算(suan)法進(jin)行三(san)維對齊，構建了(le)(le)完(wan)(wan)整胚胎(tai)中不同細胞(bao)類(lei)型與(yu)基因表達的(de)三(san)維空間分布點云圖，進(jin)而數字3D重構了(le)(le)首個完(wan)(wan)整人類(lei)原腸胚模(mo)型。”

　　這(zhe)(zhe)讓研(yan)究者們精確地看到每一種細(xi)胞(bao)(bao)(bao)在胚(pei)(pei)(pei)胎中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)相(xiang)對分(fen)布位(wei)置(zhi)。“將空間位(wei)置(zhi)信息(xi)(xi)與(yu)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)類(lei)群信息(xi)(xi)、基因表達(da)信息(xi)(xi)相(xiang)結合，讓我們能夠更加精確地定義不(bu)同的(de)(de)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)類(lei)型，并且分(fen)析其(qi)與(yu)周圍細(xi)胞(bao)(bao)(bao)的(de)(de)作用關系。以中(zhong)(zhong)(zhong)胚(pei)(pei)(pei)層(ceng)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)的(de)(de)形成為例，目前中(zhong)(zhong)(zhong)胚(pei)(pei)(pei)層(ceng)的(de)(de)遷移(yi)過程尚不(bu)清楚。但現在，我們發現，中(zhong)(zhong)(zhong)胚(pei)(pei)(pei)層(ceng)很有可能在尚未遷出原(yuan)條時(shi)就已經發生(sheng)了(le)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)命運決定，分(fen)化為了(le)軸向中(zhong)(zhong)(zhong)胚(pei)(pei)(pei)層(ceng)、近軸中(zhong)(zhong)(zhong)胚(pei)(pei)(pei)層(ceng)、中(zhong)(zhong)(zhong)間中(zhong)(zhong)(zhong)胚(pei)(pei)(pei)層(ceng)和(he)側板中(zhong)(zhong)(zhong)胚(pei)(pei)(pei)層(ceng)等譜系，并依據決定好的(de)(de)命運遷移(yi)到相(xiang)應位(wei)置(zhi)上。”文章主要(yao)完成人之一、中(zhong)(zhong)(zhong)國科學院(yuan)動物研(yan)究所和(he)北京(jing)干細(xi)胞(bao)(bao)(bao)與(yu)再生(sheng)醫(yi)學研(yan)究院(yuan)郭靖(jing)濤研(yan)究員說，“可以說，這(zhe)(zhe)項工作填(tian)補(bu)了(le)原(yuan)腸胚(pei)(pei)(pei)階段人類(lei)胚(pei)(pei)(pei)胎各細(xi)胞(bao)(bao)(bao)譜系發育知識空白。”

　　此外，3D重(zhong)構的(de)(de)空(kong)間位置信(xin)(xin)息(xi)(xi)使得研(yan)究者們(men)可以去探索原腸(chang)運動過程(cheng)中(zhong)另(ling)外一個重(zhong)要的(de)(de)事件，即(ji)體軸(zhou)(zhou)(zhou)形成。哺(bu)乳動物的(de)(de)軀(qu)體有三條體軸(zhou)(zhou)(zhou)：頭(tou)-尾(wei)(wei)軸(zhou)(zhou)(zhou)，背-腹軸(zhou)(zhou)(zhou)以及左(zuo)-右軸(zhou)(zhou)(zhou)，各(ge)種(zhong)組(zu)(zu)(zu)織(zhi)器官沿其依序排(pai)列。脊(ji)椎動物在(zai)胚胎發育(yu)過程(cheng)中(zhong)，主要依賴于一類被稱為(wei)組(zu)(zu)(zu)織(zhi)中(zhong)心(xin)(xin)的(de)(de)細(xi)胞作用，令軀(qu)體三條體軸(zhou)(zhou)(zhou)逐漸建立(li)。“我(wo)們(men)在(zai)研(yan)究中(zhong)，關注了(le)7條發育(yu)過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)重(zhong)要細(xi)胞信(xin)(xin)號(hao)通路，并整合空(kong)間分(fen)布信(xin)(xin)息(xi)(xi)，分(fen)析了(le)在(zai)軸(zhou)(zhou)(zhou)向建立(li)的(de)(de)過程(cheng)中(zhong)信(xin)(xin)號(hao)配(pei)受體等(deng)的(de)(de)表達情況。我(wo)們(men)發現，在(zai)該時期(qi)人(ren)類胚胎尾(wei)(wei)部很可能存在(zai)一個和中(zhong)部脊(ji)索類似的(de)(de)組(zu)(zu)(zu)織(zhi)中(zhong)心(xin)(xin)。”于樂謙說，“這為(wei)窺探人(ren)類極早期(qi)胚胎發育(yu)打(da)開了(le)一扇全新的(de)(de)大門。”

　　《日(ri)報》（2024年04月(yue)25日(ri)?08版）