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Cell Rep:科学家首次揭示胚胎细胞早期发育阶段的奥秘

来源:本站原创 2019-03-06 22:44

2019年3月7日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,来自瑞典卡罗琳学院的研究人员通过对早期小鼠胚胎中的单一细胞进行基因分析,发现了胎儿从受精卵发育到生命阶段的关键阶段,而这一阶段是科学家们此前并不清楚的,相关研究结果刊登于国际杂志Cell Reports上。在世界各地,科学家们都在试图破解谜团描述受精卵到底是如何发育成为健康生物的,以便能够深入理解机体全能干细胞的详细分化过程,当然了,这对于理解一些先天性疾病和胎儿畸形的发病机制,以及利用干细胞来治疗相应疾病的新型疗法都至关重要。

图片来源:Richard Feldmann/Wikipedia

研究者Qiaolin Deng说道,能够追踪每个细胞的分化过程是发育生物学研究的“圣杯”,这项研究中我们鉴别出了胚胎附着在子宫到形成第一个解剖轴这一过程的新细节,在这期间胚胎细胞就开始分化为前后两侧的身体了;这是整个身体解剖平面形成的关键时期,如果进展不顺利的话可能会引发胎儿畸形或死亡。

然而,参与该过程的细胞发育阶段并不总是相同的,为了能够描绘单一细胞发生的事件,研究人员利用单细胞RNA测序技术对处于四个不同发育阶段(5.25-6.5天大)的28个小鼠胚胎中共1724个细胞进行分析,每个细胞中平均有8577个基因进行表达。利用生物信息学分析,研究人员随后根据细胞中基因是否表达将细胞分为不同类型,这样研究这就能够观察细胞中基因开启表达的顺序,最终就会形成一张控制细胞分化事件的分子路线图。本文研究揭示了此前研究人员并不清楚的早期胚胎获得首个空间方位前所发生的一些细节信息,同时研究结果表明,沿着未来头-尾轴的细胞或许具有一定的分化潜能。

当解剖轴开始形成时,雌性胚胎中的另一个过程也开始发生了,其能够控制两个X染色体(分别来自两个亲本);此前对小鼠的研究结果表明,来自父亲的染色体首先会在胚胎中被完全关闭,这样雌性胚胎的遗传活性并不会是雄性的两倍;父亲的X染色体拷贝在形成胎盘和卵黄囊的细胞中仍然处于关闭状态,但却会在胚胎细胞中被重新激活,随后母源性和父源性的X染色体就会发生随机失活,因此雌性胚胎中就会包括一个细胞“嵌合体”(mosaic),其中母源性或父源性的X染色体就会处于活化状态。

本文研究中,研究人员发现,父源性X染色体拷贝的首次失活或许并不像研究人员之前认为的那样;被重新激活的父源性X染色体从来都没有关闭过,而这种随机失活在胚胎细胞中会以不同的速率发生。本文研究结果对于理解动物、乃至人类胚胎早期发育的关键环节至关重要。最后研究者Deng说道,了解控制早期胚胎发育的事件和因素对于理解女性流产和胎儿先天性疾病的发生机制至关重要;目前大约每100个新生儿中就有3个新生儿会因发育期间错误的细胞分化而引发胎儿畸形。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Shangli Cheng, Yu Pei, Liqun He, et al. Single-Cell RNA-Seq Reveals Cellular Heterogeneity of Pluripotency Transition and X Chromosome Dynamics during Early Mouse Development, Cell Reports (2019). DOI: 10.1016/j.celrep.2019.02.031

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