6月25日,中国农业大学生物学院联合中国科学院动物研究所发表了一项早期生命研究成果,首次证实长期被视作胚胎“营养配角”的胚外组织细胞,实则为调控器官分化的“指挥家”,彻底推翻了“胚外组织仅承担营养供给功能”的传统认知。科研团队还在体外构建了高度还原人类胚胎真实发育过程的模型,为研究早期胚胎发育机制等提供了重要实验平台。

人类胚胎发育到第3周左右,会迎来一个重要的节点:胚盘上出现“原条”结构,标志着器官分化发育启动。“从这一刻起,胚胎第一次分清头部、躯干、四肢的发育方位,之后慢慢分化出皮肤、神经、内脏、肌肉等组织,一步步长成完整的胎儿。”中国农大生物学院教授魏育蕾带领团队长期深耕胚胎发育研究。然而,由于该时期胚胎位于母体子宫内,难以直接观察和操作,学界对胚盘形成机理、诱导原条生成的信号源头、胚外组织在该过程中的具体作用等,长期缺乏清晰认知。
此前学界长期认为,胚外细胞不会直接构成胎儿本体,功能类似蛋清,仅为胚胎供给营养。而此次研究首次发现,这些细胞才是“总指挥”。魏育蕾举例,在胚外谱系细胞中,类羊膜细胞扮演着“启动者”角色,直接唤醒胚胎里的原始细胞,启动后续的分化程序;滋养层干细胞起到平衡制动的作用——避免细胞提前分化,扰乱发育节奏,保证所有步骤按正确顺序发展;胚外中胚层干细胞则相当于“导航者”,虽并不直接诱导分化,但能定向吸引细胞发生迁移,长到正确的位置上去。
基于该发现,魏育蕾还带领团队直接在实验室里复刻了体内胚胎的真实环境,在培养皿里搭出了能高度还原真实发育过程的人工模拟结构。“以往科研人员只能隔着母体子宫推测胚胎发育全过程,如今借助该模型,可以直观观测生命最初阶段每一步的发育进程。”她说,不少成因不明的孕早期自发性流产、先天性出生缺陷,都可依托这套透明模型精准溯源,定位发育异常节点。研究人员还可利用模型模拟相关疾病发病机制,筛选更安全有效的干预手段。
魏育蕾表示,该成果还能显著提升家畜良种胚胎繁育效率,也有望为体外培育可供移植的人体器官奠定核心技术基础。
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