Cell發布測序重要發現
日期:2016-04-11 08:52:34
瑞典卡羅林斯卡學院和Ludwig癌癥研究所的研究人員,對胚胎發育的第一周進行了詳細的分子分析。他們的研究結果揭示出人類和小鼠之間的胚胎發育存在顯著的差異。小鼠是該領域最常用的研究生物。發表在《細胞》(Cell)雜志上的新研究還表明,X染色體上的基因受到不同的調控。
研究早期人類胚胎發育非常困難,我們大部分的知識都是來自小鼠。在受精的頭7天,受精卵從單細胞發育成為包含大約200-300個細胞的囊胚。正是在這個時候出現了最初的三種細胞類型:生成胎盤的滋養外胚層;形成胚胎內胚層的下胚層(hypoblast),和繼續組成胚胎的胚細胞。如果胚胎粘附在子宮壁上,妊娠開始,所有這三種細胞類型必須正確地成熟。然而當前對于人體中這些細胞類型是何時,按什么順序形成的及其方式卻并不清楚。
采用未用于IVF治療的捐贈人類胚胎,通過RNA測序檢測單個細胞中的基因表達,由Rickard Sandberg和Fredrik Lanner領導的兩個研究小組鑒別了在胚胎發育第一周的不同時間點胚胎細胞利用的基因。他們發現相比于在小鼠中,人體內最初的三種細胞類型形成時間稍遲,看起來更加同步成熟。
卡羅林斯卡學院臨床科學、干預與技術系的Fredrik Lanner說:“我們的研究生成的基本知識不僅幫助我們更好地了解了胚胎發育,也告訴了我們更多關于在早期階段多能細胞形成與調控機制的知識。這對于在再生醫學中利用胚胎干細胞非常重要。”
研究人員還發現X染色體上的基因表達受制于一種意外表達模型。X染色體具有一個特殊的基因調控問題,因為女性的細胞具有兩條X染色體,而男性只有一個拷貝(XY)。為了避免女性X染色體上所有基因的表達水平變成男性的兩倍,女性細胞必須抵消基因表達。在小鼠中,這一過程得到了很好的研究,在第一周一條X染色體被簡單地關閉。然而,一直以來都無法確定這一過程是否在人類胚胎發育的第一周即開始。
“我們證實劑量平衡是在4-7天逐漸獲得的,有趣的是,在女性胚胎中兩條X染色體的基因表達通過一種全新方式受到抑制,”羅林斯卡學院細胞與分子生物學系、Ludwig癌癥研究所的Rickard Sandberg說。
胚胎發育機理是現代發育生物學中重大的研究課題。最近,劍橋大學研究人員進行的一項小鼠研究表明,在早期胚胎中的異常細胞,并不一定表明出生嬰兒有先天缺陷(如唐氏綜合征)。在2016年3月《Nature Communications》雜志上發表的一項研究中,科學家表明,異常細胞會被淘汰,取而代之的是健康細胞,從而修復胚胎——而且在許多情況下可完全修復。
肝臟脈管系統是肝臟發育、內穩態和再生的基礎。不過人們還不清楚肝臟血管形成的發育程序,以及肝臟脈管系統的胚胎起源。中科院上海生命科學研究院營養科學研究所的周斌(Bin Zhou)研究員領導團隊對此進行了深入研究。他們通過遺傳譜系示蹤鑒定了肝臟脈管系統的發育起源。這一重要成果發表在2016年3月的Nature Genetics雜志上。
2016年2月,Science雜志發表的最新研究表明,哺乳動物卵子會在早期階段從未分化的姐妹細胞獲取關鍵細胞組分,這可能是理解卵子獨特屬性的關鍵。過去人們一直以為這種現象只發生在低等動物中,這項研究顛覆了人們對哺乳動物卵子發育的認識。
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