Cell：胚胎在早期表现出特化的不对称性

由于近六分之一的夫妇面临生育问题，体外受精已成为日益普遍的生殖技术。然而，关于胚胎基础生物学——包括决定其存活能力的因素——仍存在许多未解的科学问题，这些问题的解答最终可能提高体外受精的成功率。

加州理工学院的一项新研究观察了小鼠胚胎在刚完成首次细胞分裂后、仅由两个细胞组成的阶段。该研究首次表明，这两个细胞存在显著差异——各自具有不同水平的特定蛋白质。

重要的是，研究揭示：分裂后保留精子进入位点的细胞最终将构成发育身体的主体部分，而另一个细胞则主要贡献于胎盘形成。尽管研究在小鼠模型中进行，但为理解人类胚胎发育提供了关键方向。事实上，研究人员还在人类胚胎首次细胞分裂后立即进行了评估，发现这两个细胞同样存在深刻差异。

该研究主要在生物学与生物工程学Bren讲席教授Magdalena Zernicka-Goetz的实验室完成，相关论文发表于《Cell》期刊。

精子与卵细胞受精后，新形成的胚胎开始分裂增殖，最终形成构成成年人体的数万亿细胞。每个细胞都有专门的功能：免疫细胞巡逻并摧毁入侵者，神经元传递电信号，皮肤细胞抵御外界环境等。

此前普遍认为，发育中胚胎的所有细胞都是相同的，至少在胚胎达到16个或更多细胞阶段之前如此。但新研究表明，差异（或称不对称性）甚至在双细胞期胚胎的两个细胞中就已存在。这些差异促使细胞特化——在本研究中，这导致了身体与胎盘的形成。此阶段的胚胎细胞称为卵裂球。

研究团队发现约300种蛋白质在两个卵裂球间分布不均：有些在其中一个细胞中过量表达而在另一个中不足，反之亦然。所有这些蛋白质对于协调其他蛋白质的合成与降解过程至关重要，因为母体提供的蛋白质组逐渐减少，并被胚胎自身产生的蛋白质所取代。

精子进入细胞的位置似乎是决定每个卵裂球扮演何种角色的关键因素。发育生物学家长期认为哺乳动物精子仅提供遗传物质，但这项新研究表明精子的进入点向分裂中的胚胎传递了重要信号。

这一现象的发生机制尚不明确：例如，精子可能贡献特定的细胞结构、调控性RNA，或产生机械性输入。未来的研究将聚焦于理解这一机制。

参考文献：

Iwamoto-Stohl LK, Petelski AA, Quan B, Meglicki M, Fu A, Nakagawa S, McMahon B, Wang TY, Khan S, Specht H, Huffman G, Derks J, Junyent S, Weatherbee BAT, Weberling A, Gantner CW, Mandelbaum RS, Paulson RJ, Lam L, Chou TF, Slavov N, Zernicka-Goetz M. Fertilization triggers early proteomic symmetry breaking in mammalian embryos. Cell. 2025 Dec 3:S0092-8674(25)01255-3. doi: 10.1016/j.cell.2025.11.006. Epub ahead of print. PMID: 41344326; PMCID: PMC12712633.