基础医学

Nature:胚胎干细胞在体外自我组装成胚胎样结构

作者:佚名 来源:生物谷 日期:2018-10-05
导读

         胚胎干细胞在体外自我组装成胚胎样结构

关键字:  胚胎干细胞 

        哺乳动物身体的结构在胚胎植入子宫后不久就已建立。身体的前后轴、背腹轴和中间外侧轴在协调胚胎的各个区域中的DNA转录的基因网络的调节下便已确定了。如今,在一项新的研究中,来自瑞士日内瓦大学、洛桑联邦理工学院和英国剑桥大学的研究人员报道了小鼠胚胎干细胞产生表现出类似能力的伪胚胎(pseudo-embryo, 即胚胎样结构)。相关研究结果于2018年10月3日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Multi-axial self-organization properties of mouse embryonic stem cells into gastruloids”。

        这些被称作类原肠胚(gastruloid)的结构仅由大约300个胚胎干细胞组成,表现出具有与6至10天龄胚胎后部相似的发育特征。这项研究表明,三个主要的胚胎轴是根据类似于胚胎的基因表达程序形成的。因此,类原肠胚有重大的潜力用于研究哺乳动物正常或病理性胚胎发育的早期阶段。

        因难以获得早期哺乳动物胚胎,对协调它们形成的过程进行研究是很难开展的。英国剑桥大学遗传学系教授Alfonso Martinez Arias及其团队近期发现,在某些条件下,小鼠胚胎干细胞能够组装成三维聚集体,这种三维聚集体在体外培养时持续伸长。这些被称为“类原肠胚”的实体显示出胚胎发育早期阶段的不同特征。

        相互依存的发育进程

        洛桑联邦理工学院遗传学与进化系教授Denis Duboule解释道,“为了确定类原肠胚是否自我组装成真正的胚胎结构,我们在不同的发育阶段描述了它们的遗传激活水平。”这些研究人员鉴定出并定量确定了类原肠胚中的RNA转录本,并将它们的基因表达与处于类似发育阶段的小鼠胚胎中的基因表达进行比较。

        日内瓦大学的Leonardo Beccari说,“类原肠胚形成类似于胚胎后部的结构,胚胎后部的发育程序与胚胎前部略有不同。”这些假胚胎表达构建未来的组织所必需的各种类型祖细胞的特征性基因。剑桥大学的Naomi Moris说,“基因表达谱的复杂性随着时间的推移而增加,出现了来自不同胚胎细胞谱系的标志物,就像在对照胚胎中观察到的基因表达谱一样。”

        Hox基因在胚胎中被激活

        在类原肠胚的前后轴、背腹轴和中间外侧轴形成期间,这些研究人员能够可视化观察到通常在胚胎中以精确的顺序次序激活的Hox基因在体外培养的类原肠胚中同样被很好地激活。洛桑联邦理工学院遗传学家Mehmet Girgin解释道,“随着时间的推移,[类原肠胚中的]Hox基因网络的实施类似于胚胎后部,这就证实了类原肠胚具有非常高的自我组装水平。”(生物谷 Bioon.com)

        参考资料:

        Leonardo Beccari, Naomi Moris, Mehmet Girgin et al. Multi-axial self-organization properties of mouse embryonic stem cells into gastruloids. Nature, Published Online: 03 October 2018, doi:10.1038/s41586-018-0578-0.

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