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我国科学家重现猴子一生中“最重要的时刻”

时间:2019-11-05 03:30 来源:未知 作者:信息发布中心

  科技日报记者 陆成宽

  英国著名发育生物学家路易斯·沃伯特曾说:“人一生最重要的时刻不是出生、结婚和死亡,而是原肠运动。”

  11月2日,中科院动物所召开新闻发布会,宣布了一项有关“原肠运动”的重大科学进展。

  

  中科院动物研究所和中科院昆明动物所的研究人员,借助团队深耕多年建立的非人灵长类动物胚胎体外培养系统,将食蟹猴囊胚体外培养至原肠运动出现,并进一步发育至受精后20天,体外重现了非人灵长类动物胚胎原肠运动。相关研究成果在线发表于《科学》杂志上。

  该研究为了解灵长类动物早期胚胎发育过程奠定了重要的研究基础,重现了猴子一生中“最重要的时刻”。

  那么,究竟什么是原肠运动呢?

  说来话长,哺乳动物交配后,精子和卵子结合,形成受精卵。受精卵在输卵管中经一系列卵裂和分化形成囊胚。随后,囊胚迁移至子宫进行着床。囊胚在子宫“安家”前后,它的部分细胞开始移动、重排和分化,启动原肠运动,形成内、中、外三个胚层,也就是原肠胚。从囊胚发育到原肠胚的过程,就是原肠运动。

  “原肠运动是早期胚胎发育最特殊的阶段,细胞会从几百个直接增加到几千、几万个。”中科院院士、中科院动物所所长周琪说道。

  原肠运动是包括人类在内的灵长类动物发育过程中的里程碑事件。“早期胚胎发育和原肠运动发生异常往往导致妊娠失败和出生后器官缺陷等重大疾病。”论文通讯作者、中科院动物所研究员王红梅说。

  然而,由于伦理限制,体外人类胚胎培养不能超过受精后14天,但灵长类动物原肠运动多发生在受精14天以后,所以生物学家一直对人类原肠运动“这一高光时刻”一无所知。

  

  揭开原肠运动的神秘面纱,选择合适的模式动物必不可少。由于与类人遗传与进化较为接近,食蟹猴被研究人员选为模式动物,避免了人类胚胎培养14天的伦理限制。

  在项目开展过程,研究人员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发育长达20天,首次证明灵长类动物胚胎可以在没有母体支撑的情况下体外发育至原肠运动,并重现了灵长类动物早期胚胎发育的几个关键事件。

  研究人员从形态学、标记分子染色和单细胞转录组等多个角度提供了充分的证据,证明体外发育的食蟹猴胚胎高度重现体内胚胎发育过程,包括形成清晰的羊膜腔以及卵黄囊结构,之后发生原肠运动,形成原条结构,同时伴随前后轴结构的差异分化。在体外培养胚胎发育的第12-16天还能观察到原始生殖细胞,这些特征是之前人类胚胎体外培养所未观察到的。结合单细胞转录组测序分析,这项研究第一次提供了灵长类动物早期胚胎发育过程中羊膜细胞的基因表达特征,并重新定义了灵长类动物早期胚胎多种细胞类型。

  在王红梅看来,该研究对探索灵长类动物早期胚胎发育和原肠运动开辟了崭新研究平台,为人类早期胚胎发育异常等重大疾病的临床药物研发和再生医学的发展提供了潜在的新工具,为人类深入认识胚胎发育机制和体外孕育生命(非人)探索提供了重要数据。

  

  中国工程院院士、北京大学第三医院院长乔杰在对这项研究进行点评时表示,猴子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,将大大提高我们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。

  南京医科大学生殖医学国家重点实验室教授沙家豪认为:“该研究利用胚胎体外培养技术,成功解析了灵长类早期原肠发生这一重要事件,是生殖医学领域是一项重大的科研突破,同时这项技术的突破对于研究人类发育和疾病发生机制有着非常重要的意义。”

  文中图片均由作者提供

【编辑:刘欢】

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