Nature揭示胚胎細(xì)胞的命運抉擇

2016年08月22日訊 歐洲分子生物學(xué)實驗室（EMBL）的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，對于胚胎中的細(xì)胞而言，成為嬰兒身體的組成部分而不是胎盤的秘密在于更大程度地收縮及繼續(xù)舞蹈。發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上的這項研究，可能有一天會對輔助生殖產(chǎn)生影響。

在精子與卵細(xì)胞受精后，受精卵多次分裂，形成細(xì)胞球。在胚胎植入子宮前不久，其中一些細(xì)胞向內(nèi)移動。這些細(xì)胞將會發(fā)育為嬰兒所有的身體組成部分。留在表面的細(xì)胞將變?yōu)樘ケP，連接胚胎和母親的子宮。

EMBL課題組負(fù)責(zé)人Takashi Hiiragi和Hiiragi實驗室博士后Jean-Leon Ma?tre發(fā)現(xiàn)，在小鼠胚胎中細(xì)胞是移動到中間還是留在表面取決于它可以多么強烈地收縮。通過在實驗室結(jié)合計算機建模和一些實驗，科學(xué)家們確定了向內(nèi)移動的細(xì)胞比它們的鄰居收縮的強度至少高1.5倍。

那么為什么一些細(xì)胞會比另一些細(xì)胞更大程度地收縮呢？EMBL的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，答案是它們接受了不相等的遺傳物質(zhì)：不同數(shù)量的頂端蛋白（apical protein），這些分子阻止了細(xì)胞收縮。繼承了少量頂端蛋白的細(xì)胞更大程度地收縮，向內(nèi)移動生成了胚胎。相比之下，有著大量頂端蛋白的細(xì)胞不太收縮，而留在表面變成了胎盤。但當(dāng)EMBL的科學(xué)家們阻止所有細(xì)胞收縮時，他們對結(jié)果感到驚訝。

Ma?tre說：“我們發(fā)現(xiàn)如果干擾收縮力，一些細(xì)胞留在表面。但它們并未如預(yù)期的那樣變成胎盤細(xì)胞，而是變成了胚胎細(xì)胞。這告訴我們感知它們周圍的力有可能對于細(xì)胞知道它們所在的位置，以及變成什么極為重要。”

去年，Hiiragi和Ma?tre發(fā)現(xiàn)在胚胎生命的最初幾天，所有的細(xì)胞會表演一段“舞蹈”，當(dāng)一個收縮波在它們的表面掃過時（Nature子刊：前所未見的細(xì)胞之舞）。科學(xué)家們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，當(dāng)胚胎為3-4日齡時，將變?yōu)樘ケP的細(xì)胞不再跳舞。

盡管這項研究檢測的是小鼠胚胎，小鼠和人類胚胎發(fā)育的第一階段是相似的，因此研究人員認(rèn)為他們的研究發(fā)現(xiàn)適用于我們?nèi)祟悺Ｈ绻沁@樣的話，它們有一天可能對針對體外受精（IVF）胚胎進(jìn)行胚胎植入前診斷測試的研究人員以及臨床醫(yī)生具有重大的意義。在植入母體前對IVF胚胎進(jìn)行遺傳病篩查需要取得來自胚胎的細(xì)胞，分析它的DNA。知道將變成胎盤的細(xì)胞不會跳舞，有可能幫助臨床醫(yī)生挑選出胎盤或胚胎細(xì)胞來進(jìn)行測試。

對于Hiiragi 和Ma?tre來說，他們將繼續(xù)探究胚胎如何成形的基本原理，及細(xì)胞間的差異產(chǎn)生的機制。

Hiiragi 說：“我們現(xiàn)在更多地了解了細(xì)胞向內(nèi)移動并變?yōu)榕咛サ臋C械力學(xué)方面，但也提出了關(guān)于它如何轉(zhuǎn)化為基因表達(dá)的許多問題。我們還在尋找可能參與其中的其他因子，如細(xì)胞是如何溝通及感知彼此之間的接觸的?！?/p>

2016年5月，劍橋大學(xué)的科學(xué)家們五月四日在Nature和Nature Cell Biology雜志上同時發(fā)表兩篇文章，展示了他們研究人類胚胎取得的突破性成果。這兩項研究不僅揭示了人類胚胎發(fā)育的關(guān)鍵時期，還開辟了一條提高IVF成功率的新途徑（Nature突破人類胚胎研究的極限 ）。

通過體外受精（IVF）懷孕生下男孩的可能性大于女孩。現(xiàn)在，來自中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的一個研究小組發(fā)現(xiàn)， 是X染色體失活--雌性胚胎一條X染色體沉默的過程出現(xiàn)問題，導(dǎo)致了小鼠中這樣的性別比例傾斜。該研究小組還證實了一種方法即改變小鼠植入前IVF胚胎的培養(yǎng)基就可以逆轉(zhuǎn)這種雄性優(yōu)勢比。這些研究結(jié)果發(fā)布在2016年3月7日的PNAS雜志上（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)PNAS發(fā)布表觀遺傳重要成果）。

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