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【中国科学报】科学家绘就早期胚胎细胞的成长轨迹

文章来源:中国科学报 黄辛   发布时间:2019-08-09  【字号:     】  

  中科院分子细胞科学卓越创新中心(中科院生物化学与细胞生物学研究所)研究员景乃禾研究组与多位科学家合作,成功绘制出小鼠早期胚胎发育过程中高精度的细胞繁衍三维立体时空图,为细胞家族“寻根”。这一成果或将改写细胞“家谱”,为干细胞的产生来源提供新思路,推动干细胞治疗和相关药物筛选工作的发展。8月8日,这一研究成果发表于《自然》。

  生命个体由受精卵经胚胎发育而来,胚胎中的细胞世代繁衍,最终生成完整的个体。探寻细胞家族的“族谱”,追溯它们在胚胎发育早期的“祖先”,解析它们的“血统”,对于人们了解生命起源,追踪疾病至关重要。

  在早期胚胎发育阶段,受精卵先发育成囊胚,再由囊胚形成外、中、内3个胚层。外胚层最终发育成机体的神经、皮肤等组织,中胚层发育成心脏、血液、肌肉和骨骼等组织,内胚层则发育成肺、肝、胰腺和肠等内脏器官。外、中、内3个胚层的形成过程直接影响胎儿能否顺利从母体诞生。但是细胞如何繁衍、如何分化,又如何决定自己的命运走向并不清楚,每一个细胞从胚胎时期开始的成长脉络仍有待揭示。

  景乃禾研究团队建立了一种全新的技术方法,分别选取小鼠早期胚胎中不同空间位置和不同发育时间的细胞进行转录组学分析,成功绘制了一张同时包含时间、空间信息的高精度的细胞成长轨迹三维立体图。

  “科学家可以通过这张‘百科全书式’的成长轨迹图追溯不同胚层细胞的‘祖先’。”景乃禾告诉《中国科学报》,在一系列“追根溯源”后,他们发现,原本被认为全部由上胚层发育而来的内胚层细胞,有一部分极有可能“越过”上胚层直接来自于原始内胚层,而一些特定的、原本被认为沿不同分化路径而来的中胚层和外胚层细胞,则可能有着共同的“前身”细胞。这些发现颠覆了人们对传统细胞“家谱”的认知。

  近年来在干细胞研究中,科学家们多遵循细胞的“成长”路径,从多能干细胞中分化得到该细胞的“前身”细胞,用于再生医学与疾病相关的研究。

  该论文共同第一作者、中科院广州生物医药与健康研究院研究员彭广敦表示,这一发现有助于人们完善肝脏、胰腺、脊髓等器官中细胞的分化体系,为未来分化得到这些器官中的干细胞提供了新的可能途径,可能比基于“传统细胞家谱”的路径更加高效快捷。

  景乃禾表示,这项研究成果是对经典发育生物学层级谱系理论的重大修正和补充,将极大推动早期胚胎发育和干细胞再生医学相关领域的发展。

  (原载于《中国科学报》 2019-08-09 第1版 要闻)



(责任编辑:侯茜)

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