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《Cell》改变教科书的发现:人类胚胎从第一次分裂就是不对称的
2024/5/15 14:18:23 | 浏览:239 | 评论:0

受精卵第一次分裂产生的细胞对人体器官和组织的贡献是不平衡的。

《Cell》改变教科书的发现:人类胚胎从第一次分裂就是不对称的


构成一天大的人类胚胎的两个细胞乍一看可能一模一样。但今天发表的一项研究表明,人体的大部分都是由这些细胞中的一种形成的——这一发现可能有助于提高体外受精(IVF)手术的成功率。

这项工作表明,受精卵的第一次分裂为产生的细胞寻求不同的命运做好了准备,为完全发育的胎儿的复杂性铺平了道路。

纽约市洛克菲勒大学的发育生物学家Ali Brivanlou说:“这是向前迈出的重要一步。随着研究的进展,临床意义将变得更加清晰。看到我们现在可以在我们自己的发展中询问人类特有的特征,而不是从模式生物中进行概括,这让我感到很温暖。”

这一发现发表在《Cell》杂志上。

不对称的起源

长期以来,研究人员一直认为,哺乳动物受精卵(受精卵和少于16个细胞的胚胎)中的所有细胞都是相同的,直到发育后期才开始分化。毕竟,经过几次细胞分裂后分裂成两个独立胚胎的受精卵仍然可以变成同卵双胞胎。

但在2001年,现任职于帕萨迪纳加州理工学院的发育生物学家Magdalena Zernicka-Goetz与人合著了一篇论文,揭示了小鼠胚胎中的前两个细胞是不同的。两个细胞中的一个分裂为后代细胞,这些后代细胞主要构成小鼠胎儿的大部分,而另一个细胞的后代主要形成卵黄囊。

Zernicka-Goetz一直想知道人类是否也有同样的情况。她说:“我的梦想是了解细胞如何确定它们的命运,以及生命的复杂性是如何开始进化的。”

但事实证明,这很难研究:从体外受精诊所捐赠的胚胎通常含有数十个细胞。

Zernicka-Goetz找到了一家试管婴儿诊所,可以为她的实验室提供54个尚未完全完成第一次分裂的受精卵,这将产生两个称为卵裂球的细胞。研究人员让受精卵在实验室中分裂,并用荧光蛋白标记其中一个卵裂球。这使他们能够在胚胎发育过程中追踪每个卵裂球的后代。

研究人员将胚胎在培养皿中培养了4到5天,直到它们开始形成独特的结构。分析表明,该结构中大部分将成为胎儿的细胞来自分裂速度更快的卵裂球。卵裂球分裂较慢的后代倾向于变成卵黄囊。Zernicka-Goetz说,这种关联并不精确:最初的两个细胞只是“偏向”于形成一个或另一个系统,它们后代的命运直到发育后期才确定。

Brivanlou对这种不对称的程度感到震惊,但他说,考虑到人体最终变得多么复杂,这是有道理的。他说:“我们研究得越多,我就越明白生命是由连续的对称性破坏构成的。”

不平衡发育

目前还不清楚是什么导致了这种不对称。在鼠身上,精子进入卵子的位置会影响卵子分裂的方式,Zernicka-Goetz说,其他因素,比如卵细胞中染色体的结构,也会影响平衡。

Zernicka-Goetz说,了解哪些细胞更容易形成胎儿,可以让体外受精诊所更好地筛选胚胎,找到那些最有可能成功怀孕的细胞。“如果我们能理解在这个时候什么是如此脆弱,一些损失就可以避免。”

她说,很难预测这种早期的不对称如何影响后来的人体,但这种影响可能是非常持久的。

参考文献

The first two blastomeres contribute unequally to the human embryo




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