【科技前沿】

首個完整人類原腸胚模型被3D重構

極大推進生命(ming)初始如何發育(yu)的(de)完整認知(zhi)水平(ping)

　　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網認知。這一成(cheng)果于4月23日在國(guo)際學術(shu)期刊《細胞》發表。人類

　　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）的型被百姓彩票怎么買結構，而新形成的(de)三個(ge)胚層細胞會組(zu)合并協調發(fa)育為(wei)各種器官。每一個(ge)胚層的(de)細胞都能(neng)發(fa)育為(wei)特定的(de)器官和組(zu)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，百姓彩票最新網址原(yuan)腸運動(dong)也被認為是人類發育的“黑匣子(zi)”。

　　成果的主要完成人、中(zhong)國科學院動物(wu)研究(jiu)所(suo)和北京干(gan)細胞與再生醫學研究(jiu)院于(yu)樂謙研究(jiu)員說：“基于(yu)一枚CS8時(shi)期完整(zheng)人類胚(pei)胎(tai)，我們利用(yong)連續(xu)橫斷(duan)面高分(fen)辨空間轉(zhuan)錄(lu)組(zu)切片(pian)，結合機器(qi)學習算法進行(xing)三維(wei)對齊，構(gou)建了完整(zheng)胚(pei)胎(tai)中(zhong)不同細胞類型與基因(yin)表達的三維(wei)空間分(fen)布點云(yun)圖，進而數字3D重構(gou)了首(shou)個完整(zheng)人類原腸胚(pei)模型。”

　　這讓(rang)研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)者們(men)精(jing)確地看到每一(yi)種細胞(bao)在胚(pei)(pei)(pei)胎中(zhong)(zhong)的(de)(de)相對分布位置。“將空(kong)(kong)間位置信(xin)息(xi)(xi)與細胞(bao)類(lei)群信(xin)息(xi)(xi)、基因表(biao)達(da)信(xin)息(xi)(xi)相結合，讓(rang)我們(men)能夠更(geng)加精(jing)確地定(ding)(ding)(ding)義(yi)不同的(de)(de)細胞(bao)類(lei)型，并且分析其與周圍(wei)細胞(bao)的(de)(de)作(zuo)用關系。以中(zhong)(zhong)胚(pei)(pei)(pei)層(ceng)(ceng)細胞(bao)的(de)(de)形成為例，目(mu)前中(zhong)(zhong)胚(pei)(pei)(pei)層(ceng)(ceng)的(de)(de)遷(qian)移過(guo)程尚不清楚。但現在，我們(men)發(fa)現，中(zhong)(zhong)胚(pei)(pei)(pei)層(ceng)(ceng)很有可能在尚未(wei)遷(qian)出原條時就已經(jing)發(fa)生(sheng)了細胞(bao)命(ming)運(yun)決(jue)(jue)定(ding)(ding)(ding)，分化為了軸向(xiang)中(zhong)(zhong)胚(pei)(pei)(pei)層(ceng)(ceng)、近軸中(zhong)(zhong)胚(pei)(pei)(pei)層(ceng)(ceng)、中(zhong)(zhong)間中(zhong)(zhong)胚(pei)(pei)(pei)層(ceng)(ceng)和(he)側板中(zhong)(zhong)胚(pei)(pei)(pei)層(ceng)(ceng)等譜系，并依據決(jue)(jue)定(ding)(ding)(ding)好的(de)(de)命(ming)運(yun)遷(qian)移到相應位置上。”文章主要完成人之一(yi)、中(zhong)(zhong)國科學(xue)院(yuan)(yuan)動物研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)所和(he)北京干細胞(bao)與再(zai)生(sheng)醫學(xue)研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)院(yuan)(yuan)郭(guo)靖濤研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)員說(shuo)，“可以說(shuo)，這項(xiang)工作(zuo)填(tian)補了原腸(chang)胚(pei)(pei)(pei)階段(duan)人類(lei)胚(pei)(pei)(pei)胎各細胞(bao)譜系發(fa)育知識空(kong)(kong)白。”

　　此外，3D重(zhong)(zhong)構的空間(jian)位置信(xin)息使得研(yan)究者們可(ke)以去(qu)探(tan)索原腸運動(dong)(dong)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)另外一個重(zhong)(zhong)要(yao)的事件，即體(ti)軸(zhou)形成。哺乳動(dong)(dong)物(wu)的軀(qu)體(ti)有三(san)條體(ti)軸(zhou)：頭-尾軸(zhou)，背(bei)-腹軸(zhou)以及左-右軸(zhou)，各種組(zu)織器官沿其(qi)依序排(pai)列。脊椎動(dong)(dong)物(wu)在胚胎(tai)發育(yu)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)，主要(yao)依賴于一類(lei)被稱為組(zu)織中(zhong)(zhong)心的細胞作用(yong)，令軀(qu)體(ti)三(san)條體(ti)軸(zhou)逐漸建(jian)立(li)。“我們在研(yan)究中(zhong)(zhong)，關注(zhu)了7條發育(yu)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)的重(zhong)(zhong)要(yao)細胞信(xin)號(hao)通路，并整合(he)空間(jian)分(fen)布信(xin)息，分(fen)析了在軸(zhou)向(xiang)建(jian)立(li)的過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)信(xin)號(hao)配受體(ti)等的表達情況(kuang)。我們發現(xian)，在該(gai)時期人類(lei)胚胎(tai)尾部很可(ke)能(neng)存在一個和中(zhong)(zhong)部脊索類(lei)似的組(zu)織中(zhong)(zhong)心。”于樂謙說，“這(zhe)為窺探(tan)人類(lei)極早(zao)期胚胎(tai)發育(yu)打開(kai)了一扇全新的大(da)門。”

　　《日(ri)報》（2024年04月25日(ri)?08版）