今日《科学》：灵长类动物胚胎如何发育？科学家们有了新发现

▎学术经纬/报道

胚胎的早期发育过程，能够回答我们生命诞生之初的奥秘。然而由于种种技术与伦理上的局限，目前我们对这一过程的了解还并不多。今日，顶尖学术期刊《科学》在线发表的一篇论文，为我们带来了新的洞见。这一研究来自于昆明理工大学灵长类转化医学研究院，云南中科灵长类生物医学重点实验室谭韬教授、牛昱宇教授、季维智教授、以及Salk研究所Juan Carlos Izpisúa Belmonte教授的合作。

在论文中，科学家们指出从围着床期（peri-implantation）到原肠胚形成期（gastrulation），哺乳动物的胚胎会发生一系列细胞和分子层面上的转化。然而，我们对于这些转化的了解并不多，这很大程度上是受限于缺乏合适的研究体系。

近年来，一些体外培养系统的诞生，让我们逐渐有了研究早期胚胎发育的能力。然而，这些系统往往不能支持胚胎的长期培养。培养超过12天后，它们就会逐渐“散架”。

▲这套系统最多能在体外将胚胎培育到20天（图片来源：参考资料[1]）

为了更好地研究早期胚胎发育，这些科学家们改进了这套体外培养系统。在优化了培养条件后，他们成功突破了食蟹猴的体外培育纪录，提高到了20天。而且，这些培育的胚胎能经历包括“细胞谱系分化”在内的一系列正常发育阶段。

随后，研究人员们对发育中的早期胚胎进行了单细胞的RNA测序分析。分析结果表明，这些胚胎已能展现出明显的区域划分。我们也能清楚地看到原始内胚层（primitive endoderm）、滋养外胚层（trophectoderm）、以及上胚层（epiblast）的细胞谱系。而且，我们也能找到各个细胞类型中所特异的转录因子。研究人员们指出，这揭露了胚胎早期发育所需的一些关键分子信息。

▲图中是一个17天的灵长类胚胎，不同颜色表明不同细胞分化里的标志物（图片来源：Weizhi Ji/Kunming University of Science and Technology）

“胚胎早期发育是一个‘黑匣子’，我们提供了首个对此的观察，”本研究的通讯作者之一Juan Carlos Izpisúa Belmonte教授说道：“现在我们能观察不同胚胎阶段里细胞如何发育，以及它们需要哪些因子。这能让我们更好理解如何产生不同的细胞与组织。”

“为了了解灵长类动物的原肠胚形成期，我们3年前就在中国开启了猴子胚胎的培养实验。这支团队在非人灵长类动物的系统研究上有着长期的经验，而且有着譬如体外受精平台等成熟的生殖研究体系，” 季维智教授评论道：“我们成功地达成了我们的目标。这能为过去所不清楚的人类着床后发育过程带来新的洞见。”

放眼未来，该体系的建立不仅能带来胚胎早期研究的一个重要工具，还能够通过这些以往做不到的研究发现，找到早期胚胎发育里的关键。这有望让我们更好地理解灵长类动物发育的过程，探索相关疾病背后的奥秘。

参考资料：

[1] Yuyu Niu et al., (2019), Dissecting primate early post-implantation development using long-term in vitro embryo culture, Science, DOI: 10.1126/science.aaw5754

[2] Unlocking the black box of embryonic development, Retrieved October 31, 2019, from https://www.salk.edu/news-release/unlocking-the-black-box-of-embryonic-development/

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