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重要研究成果解读人类胚胎研究新进展!

来源:本站原创 2019-04-26 16:51

近年来,随着科学家们研究的深入,他们在人类胚胎研究领域取得了大量的研究成果,本文中,小编就对近期相关研究成果进行整理,分享给大家!

【1】Sci Adv:科学家鉴别出营养有效性和胚胎生长发育之间的分子关联

doi:10.1126/sciadv.aav2448

卵细胞和精子的结合开启了一个复杂的细胞分裂过程,最终就会产生一个新的生命体,实际上,所有的机体细胞都来自胚胎干细胞,其必须以一种可控的精确方式分裂,从而在胚胎中产生合适的器官和组织,然而目前科学界所知道的现象包括干细胞如何在不失控的情况下设法控制这种加速的分裂过程,比如在肿瘤细胞中发生的事件,同时还包括细胞的分裂速度如何适应能量和分子供应。

近日,一项刊登在国际杂志Science Advances上的研究报告中,来自巴塞罗那基因组调控中心的研究人员通过研究鉴别出了一种调节干细胞分裂速度的分子机制,相关研究发现有望帮助阐明人类不育发生的机制并开发新型的不育疗法。文章中,研究者描述了AHCY蛋白质的一种未知的功能,AHCY能够直接调节胚胎干细胞中基因的激活,鉴于此,研究人员将分子、细胞和计算机工具进行结合描述了与胚胎干细胞基因组相结合的特殊蛋白质,研究者Aranda说道,我们能够设法获得胚胎干细胞蛋白质组的快照信息,这就能为我们提供一些意外的发现,比如我们就发现,包括AHCY在内的特殊代谢酶类的存在能够直接与基因调节相关联。

【2】Cell Rep:科学家首次揭示胚胎细胞早期发育阶段的奥秘

doi:10.1016/j.celrep.2019.02.031

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。

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。

【3】Curr Biol:新技术能制造出更好的胚胎 有望大幅提高试管婴儿的成功率

doi:10.1016/j.cub.2018.12.042

每六对加拿大夫妇中就有一对不育,有些人会求助于体外受精技术的帮助,但其通过这种技术获得的胚胎往往会有缺陷;近日,一项刊登在国际杂志Current Biology上的研究报告中,来自蒙特利尔大学医学研究中心的科学家们通过研究在实验室中成功减少了小鼠胚胎缺陷的数量,这一研究发现有望转化到人类研究中,提高不孕不育夫妇生育的机会。

在体外受精过程中所产生的胚胎中,大约一半胚胎都含有染色体数目异常的细胞,这种异常称之为非整倍性,其在生殖生物学中是众所周知的,并被认为是引起不孕不育的一个主要原因。研究者Greg FitzHarris说道,这项研究中我们至少解释了其中一个原因,即为何体外受精技术所得到的胚胎为何会携带染色体数目异常的细胞。如果利用简单药物对小鼠胚胎的检查点进行操控,研究者就能够将胚胎发生错误的几率降低一半。

【4】Science:新研究打破人们对基因如何影响早期胚胎发育的常规理解

doi:10.1126/science.aau0583

我们的身体大约有14万亿个细胞,每个细胞含有一个细胞核,每个细胞核含有长2米宽20个原子的DNA。为了适应每个细胞核,DNA缠绕在特定的蛋白周围。这些缠绕的DNA抑制基因调控蛋白结合到基因组中的蛋白编码片段上,这有助于将细胞不需要的基因保持在“关闭”位置。

到目前为止,人们尚不清楚这种DNA包装如何影响早期胚胎的发育。在一项新的研究中,来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员发现在小鼠胚胎---受精后仅8天大---中,基因组中的紧凑包装区域在蛋白编码基因上增加了。在这种细胞分化阶段几天后,这些紧密包装的基因组区域松散开来,从而允许某些基因被读取和产生相应的蛋白。

【5】Nature:揭示在胚胎发生期间组织和器官如何构建出来

doi:10.1038/s41586-018-0479-2

有没有想过当你仅是一个胚胎时,一群细胞如何能够构建出你的组织和器官?在一项新的研究中,美国加州大学圣巴巴拉分校研究员Otger Campàs及其团队利用他们开发出的前沿技术破解了这个长期存在的秘密,并揭示出胚胎是如何形成的令人吃惊的内部工作细节。

这项研究及其开发出的技术不仅将一个存在着一百年的假设带到现代,而且还为这些研究人员提供了研究关于人类健康的其他关键问题的基础,比如癌症如何形成和扩散,或如何构建器官。Campàs说,“简而言之,我们发现了一种基本的物理机制,细胞利用这种机制将胚胎组织塑造成功能性的三维形状。”他的团队研究了生命系统如何自我组装而形成在自然界中发现的引人关注的结构和形状。

细胞之间通过交换生化信号进行协调,但是它们彼此间也相互作用和相互推动,从而构建出我们生存下来所需的身体结构,比如眼睛,肺部和心脏。而且事实证实,对胚胎进行雕塑非常类似于玻璃成型或三维打印。在这项新的研究中,Campins揭示出细胞群体以可控的方式从流体状态转变为固体状态,从而构建出脊椎动物胚胎,这在某种程度上类似于我们如何将玻璃模塑成花瓶或三维打印出我们最喜欢的物品。或者,如果愿意的话,我们从内部三维打印出我们自己。

【6】Cell子刊:我国科学家成功利用碱基编辑修复人胚胎中的致病性基因突变

doi:10.1016/j.ymthe.2018.08.007

在一项新的研究中,来自中国广州医科大学等机构的研究人员利用一种改进形式的CRISPR基因编辑技术来修复活的人胚胎中的遗传缺陷。这项新研究的独特之处在于这些研究人员使用了通过体外受精产生的活胚胎。如果选择这样做的话,他们就有可能将这些活的经过基因编辑的胚胎植入到女性的子宫中。

这些研究人员报道他们对18个胚胎进行了基因编辑,并且在所有的这些胚胎中,事先设计好的碱基变换按照计划发生。但是,在两个胚胎中,其他的碱基也在无意中发生变换。他们声称他们的研究为这种碱基编辑技术提供概念验证---在现实世界的体外受精诊所中,有缺陷的胚胎经发现后会被丢弃。然而,他们确实承认这个领域仍然是非常新的,而且在尝试将这种技术用于允许发育成胎儿的胚胎中之前,还需开展更多的研究工作。

【7】Nature:对人胚胎进行CRISPR/Cas9基因编辑会导致大片段DNA缺失

doi:10.1038/s41586-018-0380-z

在一项新的研究中,来自阿德莱德大学等机构的研究人员发现了实现胚胎基因编辑潜在益处的一个重大障碍。这些研究人员对去年发表的一项似乎证实对人类胚胎进行基因编辑可高度有效地修复大多数胚胎中的一个缺陷基因的北美研究进行了调查。研究者Thomas表示,他们的研究为那项北美研究中实现的基因校正提供了另一种解释:这种基因编辑技术并没有修复小错误,而是产生了更大的错误。

基因编辑技术仍然是相对较新的,而且这个研究领域的一部分包括了解这些缺陷,这最终将让我们能够为遗传疾病开发出最为安全的疗法。科学上已知的分子剪刀CRISPR-Cas9是一种科学家们用来切割细胞遗传物质(DNA)上的特定区域的工具。对这种切割的修复能够改变靶DNA序列,从而导致特定的变化或“编辑”。在理论上,利用CRISPR分子剪刀切割有缺陷的基因就可修复它们。然而,正如Thomas及其同事们所证实的那样,DNA在这种修复过程中有时会丢失,从而导致大片段DNA缺失而无法让有缺陷的基因恢复功能。

【8】Nature:挑战常规!揭示控制胚胎中的肢体发育的新通路

doi:10.1038/s41586-018-0118-y

根据一项新的研究,当前对人类的四肢和肺部发育的理解并不能反映这个发育过程的全部。这项研究描述了新的基因对四肢发育的重要性,并且展示了对这一过程的认识如何是不完整的。在这项研究中,来自新加坡、土耳其、法国、德国、葡萄牙、比利时和印度的研究人员研究了5个患有肢体畸形或先天性四肢切断症(tetra-amelia syndrome)的患者家族,其中先天性四肢切断症的特征是缺乏肺部和四肢。这些研究人员发现RSPO2基因突变导致肢体发育不全。

到目前为止,RSPO蛋白被认为仅与它们的受体(LGR)一起发挥作用。人们RSPO和LGR一起通过阻断两种关键的酶ZNRF3和RNF43来允许肢体形成。这些研究人员随后研究了缺乏RSPO2发挥功能所需的全部三种LGR(LGR4、LGR5和LGR6)的小鼠,发现与预期相反的是,它们仍然正常地长出四肢和肺部。这表明RSPO2不需要LGR来发挥功能,这就反驳了当前对这是如何发生的既定理解。

【9】Nature:首次研究塑造人类胚胎的最早决定

doi:10.1038/s41586-018-0150-y

为什么人类胚胎中的一个干细胞变成神经元而不是变成肌肉细胞?为什么另一个干细胞决定产生软骨而不是心脏组织?在一项新的研究中,美国洛克菲勒大学的Ali H. Brivanlou和他的团队揭示了决定细胞命运的分子通路。这一发现为研究人类发育最早阶段和可能为各种疾病开发出新的治疗方法提供一种新的平台。

科学家们已知道胚胎干细胞能够分化成体内的任何一种类型的特化细胞,如骨细胞、脑细胞、肺细胞和肝细胞。他们也已知道在两栖动物和鱼类胚胎中发现的特定细胞群体在塑造早期发育结构中起着组织作用。这些被称为“组织者(organizer)”的细胞群体发出分子信号,引导其他细胞以特定的方式生长和发育。当将组织者细胞从一个胚胎移植到另一个胚胎时,它会刺激它的新宿主产生次级脊柱和中枢神经系统(包括脊髓和大脑)。

【10】Cell:转座子LINE1对早期胚胎发育是至关重要的

doi:10.1016/j.cell.2018.05.043

在一项新的研究中,来自美国加州大学旧金山分校、中国清华大学和英国爱丁堡大学的研究人员发现一种人们长期认为是垃圾或有害寄生物的“跳跃基因”实际上是胚胎发育初始阶段的一种关键的调节因子。如今,这些研究人员发现作为一种最为常见的转座子,LINE1占人类基因组的24%,不是吃白食的,也不是寄生物,相反实际上是胚胎发育经过两细胞阶段所必需的。

为了确定小鼠胚胎中的高水平LINE1 RNA表达对这种动物的发育是否是比较重要的,研究者Percharde通过实验剔除了小鼠胚胎干细胞中的LINE1 RNA。令她吃惊的是,她发现这些细胞中的这种基因表达模式发生了变化,返回到受精卵第一次分裂后的两细胞胚胎中观察到的模式。Ramalho-Santos团队尝试着移除受精卵中的LINE1,结果发现胚胎完全丧失了经过两细胞阶段的能力。(生物谷Bioon.com)

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