《細胞》（Cell）論文上線封面圖檔。 中科院動物所 供圖
中新網北京5月11日電 (記者 孫自法)中國科學家領銜完成的一項最新研究——成功建立可支援食蟹猴胚胎體外發育至受精後第25天的3D長時程培養體系，揭示靈長類早期神經胚發育特征，在已有研究基礎上進一步填補了靈長類胚胎中晚期原腸運動至早期器官發育階段的領域空白。
這項靈長類胚胎發育領域重要突破進展的論文，由中國科學院動物研究所(中科院動物所)/北京幹細胞與再生醫學研究院王紅梅、郭帆、李偉研究員聯合美國賓夕法尼亞大學尼古拉斯·普拉切塔(Nicolas Plachta)教授合作完成。中科院動物所副研究員翟晶磊、助理研究員萬海峰和博士生徐豔紅、燕蕊、郭敬以及美國賓夕法尼亞大學博士後羅賓·斯科裡(Robin Skory)為論文共同第一作者。論文于中原標準時間5月11日夜間在國際著名學術期刊《細胞》(Cell)以封面形式線上發表。
pIVC胚胎神經外胚層和神經嵴的特化。 中科院動物所 供圖
研究團隊指出，出生缺陷的發生與早期胚胎發育異常直接相關。是以研究早期胚胎發育過程、探究發育機理，是揭示病理性胚胎發生機制、提升相關疾病診療效率，進而從根源上提高人民健康水準的重要前提。但人類早期胚胎極難擷取，科學家們無法直接探究人類胚胎發育過程和機理。胚胎體外培養技術是可視化研究胚胎發育過程的有力工具。借助人類胚胎體外培養技術，胚胎期第14天之前的發育事件已被初步揭示。然而，由于科研倫理限制，人類胚胎研究遵循“14天原則”，即人類胚胎體外研究必須在第14天終止，故體外培養的人類胚胎不能被用于研究胚胎期第14天之後發生的原腸運動和早期神經胚發育等事件。
非人靈長類與人類在進化上和發育生物學特征上高度相似，是以搭建非人靈長類胚胎體外培養體系至關重要，借此揭示靈長類胚胎發育特征，可極大提升科學家們對包括人類在内的靈長類早期胚胎發育及相關疾病的認識。
2019年，王紅梅研究員團隊聯合中外同行已将食蟹猴胚胎體外培養至胚胎期第20天，探究了靈長類早期原腸運動特征。本次研究在之前基礎上再獲突破，把食蟹猴胚胎體外培養至胚胎期第25天，并命名為3D長時程培養體系(pIVC)。
能夠支援食蟹猴胚胎體外發育至d.p.f. 25的3D長時程培養體系。 中科院動物所 供圖
利用該體系，研究團隊進一步探究靈長類早期神經胚發育過程。研究者對神經系統發育關鍵調控因子進行鑒定，發現pIVC胚胎的神經管形态和多種分子表達特征與體内相同發育階段的胚胎相似。伴随神經外胚層的發育，pIVC胚胎的表皮和神經闆邊緣的發育同步進行，同時pIVC胚胎可重制神經管沿背腹軸區域化發育的模式，并分化出早期運動神經元祖細胞。
除外胚層和神經管發育外，研究團隊還檢測了pIVC胚胎中原始生殖細胞和中、内胚層的發育特征。結果提示與相同發育階段的體内正常胚胎相比，pIVC胚胎的分子表達特征與正常胚胎相似，表明前者可重制原腸運動中晚期階段中胚層和内胚層的發育。
pIVC胚胎神經管細胞的特化。 中科院動物所 供圖
研究團隊還利用單細胞多組學測序技術，對9個pIVC胚胎的單細胞的轉錄組和DNA甲基化和染色質可及性進行測序和分析。結果提示，各種細胞類型的基因均發生了甲基化，且胚胎組織的DNA甲基化水準(約75%)高于胚外組織(約50%)，與已報道的小鼠和人類胚胎特征相似。
研究團隊總結認為，他們這次的最新研究成果，既為靈長類胚胎體外培養和基于幹細胞建構的“類胚胎”的體外培養提供參考體系，也為深入了解人類早期胚胎發育機制，以及早期胚胎發育異常相關疾病的病理研究等提供重要技術平台。(完)
來源： 中國新聞網