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昆明理工大學
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重磅!昆明理工大學發表SCIENCE研究論文 解析靈長類胚胎早期著床后發育


發布時間:2019-11-01  |   訪問量:

10月31日,國際頂尖雜志SCIENCE在線公開發表昆明理工大學高水平研究論文“Dissecting primate early post-implantation development using long-term in vitro embryo culture”(運用體外培養體系解析靈長類著床后早期胚胎發育)。昆明理工大學譚韜教授、牛昱宇教授、季維智院士和美國salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授為文章的共同通訊作者。昆明理工大學譚韜課題組博士生孫念琴、碩士生李昌及深圳華大生命科學研究院雷瑩博士為該文章的并列第一作者。昆明理工大學是論文的第一完成單位,是學校在繼Cell、Nature等國際頂級期刊發表研究成果后的又一重大突破。

該研究工作第一次利用體外系統,解析了靈長類胚胎著床后特別是原腸運動時期重要的分子與細胞生物學事件。研究結果有助于加深人們對早期著床后胚胎發育的理解,對于細胞替代性治療及器官再生研究也具有重要指導意義。

靈長類胚胎早期著床后發育是哺乳動物發育中里程碑事件,然而這一階段也是胚胎發育研究中最不清楚的時期之一。這一階段發育的異常不僅會導致胚胎流產,也會對將來整個個體的生長與發育產生深遠的影響。系統研究早期著床后胚胎發育的細胞及分子生物學事件,對于不孕癥、早期發育疾病的預防與治療極為重要。近年來隨著體外受精及胚胎培養體系的不斷優化,對于靈長類著床前胚胎的研究取得了巨大的發展?;卮鹆酥T如細胞多能性獲得、細胞譜系分化等基礎科學問題。盡管如此,對于靈長類著床后胚胎細胞的多能性退出、三胚層譜系分化以及形態發生等許多問題仍未解決。由于取材及倫理的限制,對于人著床后胚胎發育的研究幾乎不可能開展。領域的進一步發展亟待創新性的技術突破。2016年英國劍橋及美國洛克菲勒大學科學家Magdalena Zernicka-Goetz和Ali H. Brivanlou共同建立胚胎體外延遲培養技術,突破了研究瓶頸。2019年北京大學湯富酬教授和北京大學第三醫院喬杰教授實驗室運用這一技術,結合單細胞多組學技術,揭示了人早期著床后胚胎發育的基因表達調控網絡和DNA甲基化動態變化規律 。由于14天規則的限制,上述工作停止于受精后14天,諸如三胚層分化、細胞間互做、原始生殖細胞特化等許多科學問題尚未回答,而這些問題又是業界關心的重要基礎科學問題。

雖然靈長類動物早期胚胎發育與人高度相似,但對于靈長類動物著床后胚胎發育的研究依然難以開展,人力物力花費巨大,為了深入探索靈長類胚胎著床后發育過程中的分子機制,研究團隊實現了食蟹猴胚胎體外20天的培養,培養胚胎呈現出了與體內發育胚胎高度一致的形態學與基因表達特征。結合胚胎體外培養系統和單細胞多組學測序技術,研究團隊在受精9天后對體外培養胚胎進行了測序,通過細胞譜系及分子軌跡變化分析,研究人員系統研究了上胚層細胞 (epiblast) 多能性動態變化過程,揭示了氧化磷酸化途徑在naive多能性維持中的作用;滋養層譜系的單細胞轉錄組數據顯示了滋養層譜系的分化路徑,并表明小鼠中公認的滋養層干細胞marker CDX2在靈長類早期胚胎發育中表達并不能維持,對靈長類滋養層發育提出了新的見解;研究結果同時揭示了靈長類著床后胚胎發育中不同細胞譜系間的相互作用,為進一步理解著床后胚胎發育微環境 (niche) 的重要作用提供了新的思路。 更為重要的是,研究結果揭示了羊膜上皮是潛在的原始生殖細胞起源地,但是也不排除epiblast來源。盡管還需要進一步深入細致的機制研究進行證實,但當前研究結果對靈長類PGC的早期起源提供了新的見解。

 

SCIENCE原文鏈接:

https://science.sciencemag.org/content/early/2019/10/31/science.aaw5754

 

                   (供稿:科學技術院  靈長類轉化醫學研究院  生命科學與技術學院)

                                    

(編輯:昆明理工大學新聞中心)


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