Cell Stem Cell：揭示早期胚胎在发育过程中掌握着控制权

人们常常认为早期胚胎是脆弱的，需要支持。然而，在发育的最初阶段，胚胎有能力喂养未来的胎盘，并指导子宫，使它能够在子宫中植入。在一项新的研究中，奥地利科学院分子生物技术研究所的Nicolas Rivron博士及其团队利用干细胞形成的体外胚胎模型---类囊胚（blastoids），发现诱导胎盘发育和让子宫作好准备的最早分子信号来自胚胎本身。这些发现可能有助于更好地了解人类的生育能力。相关研究结果发表在2022年7月7日的Cell Stem Cell期刊上，论文标题为“Epiblast inducers capture mouse trophectoderm stem cells in vitro and pattern blastoids for implantation in utero”。

在生命之初，谁照顾谁？胎盘和子宫滋养和庇护胎儿。但是在发育的早期阶段，当囊胚（blastocyst）仍然漂浮在子宫中时，这种情况至今还不清楚。如今，Rivron团队利用类囊胚发现了胚胎早期发育的基本原则。

类囊胚最初由Rivron实验室利用小鼠干细胞（Nature, 2018, doi:10.1038/s41586-018-0051-0）开发出来，然后利用人类干细胞（Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-04267-8）开发出来。类囊胚为使用胚胎进行研究提供了一种伦理上的替代方案，重要的是，它使得多种发现成为可能。

如今，类囊胚解决了“有鸡还是有蛋”的困境。利用小鼠类囊胚，这些作者发现早期胚胎部分（约10个细胞）指示未来胎盘部分（约100个细胞）的形成以及子宫组织变化。Rivron说，“通过这样做，胚胎对自己的未来进行了投资：它促进了胎盘的形成，而胎盘很快就会照顾它的发育。胚胎控制着一切，指导着周围环境的形成。胚胎处于控制之中，指示构建一个支持性的周围环境。”

事实上，这些作者发现了由发育成胎儿的少数细胞---外胚层细胞（epiblast）---分泌的几种分子。他们观察到这些分子告诉其他细胞---即后来形成胎盘的滋养层（trophoblast）细胞---使其自我更新和增殖，这两种干细胞特性对胎盘的生长至关重要。

这些作者还发现，这些分子诱导滋养层细胞分泌另外两种分子：WNT6和WNT7B。WNT6和WNT7B告诉子宫将囊胚包裹起来。Rivron 说，“其他的科学家们之前已观察到WNT分子参与了这种子宫反应。如今我们证实这些信号是WNT6/7B，它们由囊胚滋养层细胞产生，可指导子宫做出反应。这一发现可能具有很高的临床意义，因为我们证实人类胚胎层滋养细胞也表达这两种分子。”

图片来自Cell Stem Cell, 2022, doi:10.1016/j.stem.2022.06.002。

Rivron团队通过在体内植入小鼠模型中检查小鼠囊胚的植入程度，部分地得出了他们的发现。论文共同第一作者、Rivron实验室博士后Jinwoo Seong说，“我对我们的囊胚植入子宫的效率感到非常惊讶。通过改变类囊胚内滋养层细胞的特性，包括WNT6/7B的分泌水平，我们可以明显地改变子宫茧（uterine cocoon）的大小。”

鉴于植入是人类怀孕的瓶颈---大约50%的怀孕在这个时候失败，而且WNT6和WNT7B也存在于人类囊胚中，这些发现可能解释了为什么有时会出问题。Rivron说，“我们目前正在在培养皿中用人类类囊胚和子宫细胞重复这些实验，以估计这种发育的基本原则的保守性。这些发现最终可能有助于改善体外受精程序，开发生育药物和避孕药。”

论文共同第一作者Viktoria Holzmann说，“了解胚胎发育的这些基本原则将最终有助于赋予妇女权力，使其更好地掌握自己的生育能力，这不仅会改善计划生育，还会影响社会的性别平等。” （生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1. Jinwoo Seong et al. Epiblast inducers capture mouse trophectoderm stem cells in vitro and pattern blastoids for implantation in utero. Cell Stem Cell, 2022, doi:10.1016/j.stem.2022.06.002.

2. THE BEGINNING OF LIFE: THE EARLY EMBRYO IS IN THE DRIVER'S SEAT
https://www.oeaw.ac.at/imba/research-highlights/news/the-beginning-of-life-the-early-embryo-is-in-the-drivers-seat