我国迷信家揭橥两篇Science论文，提醒灵长类植物胚胎发育之谜

2019年11月26日讯/BIOON/---原肠胚构成（gastrulation）是发育中的里程碑事情，它触及晚期胚胎产生中呈现的一系列庞杂的分子、物理和能量重塑改变。分歧物种间的这种改变进程各不雷同，招致地球上植物形状的多样性。因为技巧和伦理上的限制，灵长类植物原肠胚构成的分子和细胞机制尚不清晰。缺少处于原肠胚构成阶段的灵长类植物胚胎样品限制了迷信家们对灵长类植物中这一症结事情的懂得。

近期，人类胚胎在体外培育了12到13天。很多当局和国际组织建议不要让人类胚胎在体外培育超越14天。是以，有来由等待对非人灵长类植物胚胎模子零碎的剖析将说明原肠胚构成机制，并无望说明人类发育以及晚期发育进程中呈现的进程异常若何招致发育缺点和疾病。

山公历久以来被以为是一种靠得住的研讨人类心理和病理事情的植物模子，这是由于它们在基因组和形状学特点上与人类高度类似。在两项新的研讨中，我国研讨人员开辟出一种体外培育（in vitro culture, IVC）零碎来研讨食蟹猴胚胎植入后发育到原肠胚构成阶段和超越原肠胚构成阶段（受精后第9～20天）。相干研讨成果揭橥在2019年11月15日的Science期刊上，论文题目辨别为“In vitro culture of cynomolgus monkey embryos beyond early gastrulation”和“Dissecting primate early post-implantation development using long-term in vitro embryo culture”。

在第一项研讨中，来自中国迷信院的研讨人员开辟出一种可在受精后长达20天的工夫内支撑食蟹猴胚胎在体外培育的零碎。经过将组织学染色和免疫荧光染色与单细胞RNA测序（RNA-seq）剖析相联合，他们发明这些体外培育的山公胚胎的发育超越了晚期的原肠胚构成阶段，并概述了灵长类植物体内胚胎植入后晚期发育的症结事情。

山公胚胎在体内培育超越原肠胚构成阶段，图片来自Science, 2019, doi:10.1126/science.aax7890。 他们应用这种体外培育零碎将食蟹猴囊胚（blastocyst）与成熟囊胚腔（blastocoel）一路培育（受精后7～8天）。在受精后第13～14天，有~27.7 ± 3.2%的这些体外培育的胚胎（以下称IVC胚胎）呈现双层胚盘（bilaminar disc）样构造（n = 167, 26个试验）。在受精后第15～16天，在光学显微镜下可以清晰地不雅察到这种双层胚盘状构造。一些胚胎在体外胜利发育到受精后第20天。苏木精-伊红染色以及免疫荧光染色证明这些IVC胚胎概述了体内晚期胚胎植入后发育的次要特点：上胚层（epiblast）细胞谱系（OCT4+, NANOG+）和下胚层（hypoblast）细胞谱系（GATA6+）的别离；羊膜和卵黄囊腔的构成；揣测的原始生殖细胞（SOX17+, TFAP2C+, BLIMP1+）的呈现；前后轴的树立（OTX2+细胞的纰谬称定位）；和原肠胚构成（原肠胚构成细胞：T+/OCT4+，VIMENTIN+/T+/OCT4+）。

再者，单细胞RNA测序（RNA-seq）剖析显示这些食蟹猴IVC胚胎在基因表达谱和细胞类型方面与体内的食蟹猴胚胎相相似，包含揣测的顶叶滋养层细胞（parietal trophoblast）、胚外间充质细胞、植入后晚期上胚层细胞（E-EPI）和植入后早期上胚层细胞（L -EPI）、腔内内胚层（visceral endoderm）细胞、卵黄囊内胚层细胞、晚期原始生殖细胞（E-PGC）、晚期原肠胚构成细胞（early gastrulating cell, E-Gast）、早期原肠胚构成细胞1（L-Gast1）和早期原肠胚构成细胞2（L-Gast2）、晚期羊膜细胞（E-AM）以及早期羊膜细胞1（L-AM1）和早期羊膜细胞2（L-AM2）。

在第二项研讨中，来自我国昆明理工年夜学、深圳华年夜基因研讨院和中国迷信院等研讨人员开辟出一种体外培育零碎，它可以在试验室中研讨灵长类植物胚胎的发展进程，同时也能协助研讨人员初次不雅察到胚胎症结发育进程中的分子细节。这项研讨是在非人类的灵长类植物细胞中停止的，其关于人类晚期发育的研讨也具有主要的意义；能供给晚期胚胎发育的信息，并供给症结信息来改良人类的研讨进度。

昆明理工年夜学灵长类转化医学研讨所的研讨者Weizhi Ji表现，为了懂得灵长类植物原肠胚构成进程面前的细胞和分子机制，他们三年前就开端停止了山公的胚胎培育试验，基于后期研讨根底，他们很快完成了目的，这就无望将来协助人们提醒人类胚胎植入后发育的一些未知信息。文章中，他们想深化研讨原肠胚构成的详细进程，当发育中的胚胎转化成为原肠胚构造时这一进程就会产生，原肠胚会演变成为前期胚胎的组织和器官；个中一层会发育成为肺、胃肠道和肝脏；另一层会发育成为心脏、肌肉和生殖器官；第三层将会发育成为皮肤和神经零碎；但是，今朝研讨人员并不清晰在灵长类植物机体中驱动这一进程的细胞和分子身分，这次要是因为研讨人员对晚期胚胎获取无限所招致的。