昆明理工大學繪製人圍著床胚胎完整細胞圖譜

本文轉自:人民網-雲南頻道

人民網昆明7月20日電 (記者李發興)記者從昆明理工大學獲悉,該校李天晴、艾宗勇和季維智帶領的團隊17日在國際知名期刊Cell Research在線發表題為Dissecting peri-implantation development using cultured human embryos and embryo-like assembloids的研究長文。這項研究為深入理解女性不育或胎兒出生缺陷,以及探尋相應的診療策略奠定重要基礎。

據介紹,人始於精卵結合形成的受精卵,受精卵經多次卵裂和卵裂球位置重排,在受精後6—7天形成囊胚。人囊胚是一個由約200個細胞組成的中空圓形結構,在胚胎第6—7天(E6-7)植入子宮壁,開始著床後發育。在囊胚後期,外面的滋養層細胞逐步產生胎盤,內部的內細胞團(ICM)分裂為下胚層(hypoblast),後者產生卵黃囊,上胚層(epiblast)分化為三個最終胚層,最終形成胎兒產生個體。隨著囊胚在母體子宮著床,胚胎髮育進入圍著床階段,上胚層和下胚層逐漸發育形成雙胚盤、羊膜腔和卵黃囊的三維結構,並特化產生著床後上胚層、胚外內/中胚層、羊膜、原始生殖細胞和原條等多種細胞譜系。長期以來,由於圍著床期胚胎位於母體子宮,且尺寸較小(數百微米),無法獲得相關的材料開展研究,因此處於「黑匣子」狀態。

在胚胎髮育過程中,圍著床階段是決定胚胎能否正常發育的關鍵時期。著床失敗、妊娠丟失和胎兒出生缺陷,與圍著床胚胎的異常發育密切相關,但機制尚不清楚。一個重要的原因是對相關階段胚胎髮育機制了解的缺乏。因此,深入解析人圍著床胚胎的發育機制,有助於理解胚胎髮育與疾病發生的關係,從而為不孕不育(著床失敗或妊娠丟失)和胎兒出生缺陷的診療提供重要基礎。

昆明理工大學科研團隊開展的該研究首次繪製了人圍著床胚胎的完整細胞圖譜,並定義了不同細胞譜系及其這些譜系間的互作關係。在此基礎上,為彌補使用人胚胎開展研究受到倫理、胚胎數量和技術限制的缺陷,研究人員利用人幹細胞開發了一個新的人工合成胚胎,首次再現了人圍著床胚胎的發育特徵、三維結構(雙胚盤、羊膜腔和卵黃囊)和細胞譜系(胚外內/中胚層、原始生殖細胞和原條)。

該研究首次系統揭示了人圍著床胚胎的發育動態、譜系特徵、基因信號以及關鍵信號通路在不同譜系命運決定過程中的功能。該研究巨大地促進了對人圍著床胚胎髮育的理解。此外,人工合成胚胎為進一步探索人胚胎著床後的譜系特化、信號互作和組織模式提供了一個全新的模型,同時也為胚胎異常發育進行藥物研發和毒理測試提供了一個全新的平台。