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Nature揭示胚胎细胞的命运抉择

2016/08/05 来源:生物通/何嫱
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导读
欧洲分子生物学实验室(EMBL)的科学家们发现,对于胚胎中的细胞而言,成为婴儿身体的组成部分而不是胎盘的秘密在于更大程度地收缩及继续舞蹈。发表在《自然》(Nature)杂志上的这项研究,可能有一天会对辅助生殖产生影响。


欧洲分子生物学实验室(EMBL)的科学家们发现,对于胚胎中的细胞而言,成为婴儿身体的组成部分而不是胎盘的秘密在于更大程度地收缩及继续舞蹈。发表在《自然》(Nature)杂志上的这项研究,可能有一天会对辅助生殖产生影响。

在精子与卵细胞受精后,受精卵多次分裂,形成细胞球。在胚胎植入子宫前不久,其中一些细胞向内移动。这些细胞将会发育为婴儿所有的身体组成部分。留在表面的细胞将变为胎盘,连接胚胎和母亲的子宫。

EMBL课题组负责人Takashi Hiiragi和Hiiragi实验室博士后Jean-Leon Maître发现,在小鼠胚胎中细胞是移动到中间还是留在表面取决于它可以多么强烈地收缩。通过在实验室结合计算机建模和一些实验,科学家们确定了向内移动的细胞比它们的邻居收缩的强度至少高1.5倍。

那么为什么一些细胞会比另一些细胞更大程度地收缩呢?EMBL的科学家们发现,答案是它们接受了不相等的遗传物质:不同数量的顶端蛋白(apical protein),这些分子阻止了细胞收缩。继承了少量顶端蛋白的细胞更大程度地收缩,向内移动生成了胚胎。相比之下,有着大量顶端蛋白的细胞不太收缩,而留在表面变成了胎盘。但当EMBL的科学家们阻止所有细胞收缩时,他们对结果感到惊讶。

Maître说:“我们发现如果干扰收缩力,一些细胞留在表面。但它们并未如预期的那样变成胎盘细胞,而是变成了胚胎细胞。这告诉我们感知它们周围的力有可能对于细胞知道它们所在的位置,以及变成什么极为重要。”

去年,Hiiragi和Maître发现在胚胎生命的最初几天,所有的细胞会表演一段“舞蹈”,当一个收缩波在它们的表面扫过时。科学家们现在发现,当胚胎为3-4日龄时,将变为胎盘的细胞不再跳舞。

尽管这项研究检测的是小鼠胚胎,小鼠和人类胚胎发育的第一阶段是相似的,因此研究人员认为他们的研究发现适用于我们人类。如果是这样的话,它们有一天可能对针对体外受精(IVF)胚胎进行胚胎植入前诊断测试的研究人员以及临床医生具有重大的意义。在植入母体前对IVF胚胎进行遗传病筛查需要取得来自胚胎的细胞,分析它的DNA。知道将变成胎盘的细胞不会跳舞,有可能帮助临床医生挑选出胎盘或胚胎细胞来进行测试。

对于Hiiragi 和Maître来说,他们将继续探究胚胎如何成形的基本原理,及细胞间的差异产生的机制。

Hiiragi 说:“我们现在更多地了解了细胞向内移动并变为胚胎的机械力学方面,但也提出了关于它如何转化为基因表达的许多问题。我们还在寻找可能参与其中的其他因子,如细胞是如何沟通及感知彼此之间的接触的。”