干細(xì)胞模型展示早期人類發(fā)育的第一眼

這是生命中最具決定性的時刻之一——胚胎發(fā)育的關(guān)鍵一步，當(dāng)一個模糊的細(xì)胞球重新排列成有序的三層結(jié)構(gòu)，為所有的胚胎發(fā)育奠定了基礎(chǔ)。這個關(guān)鍵的過程被稱為原腸胚形成，在人類發(fā)育的第三周展開?！霸c胚形成是我們自身個性化的起源，是我們軸心的出現(xiàn)，”洛克菲勒基金會的Ali Brivanlou說。“這是區(qū)分我們的頭和屁股的第一個時刻。

觀察這一關(guān)鍵事件的分子基礎(chǔ)將有助于科學(xué)家預(yù)防流產(chǎn)和發(fā)育障礙。但是，研究人類原腸胚已經(jīng)被證明在技術(shù)上和倫理上都很復(fù)雜，因此，目前的方法在擴(kuò)大我們對早期人類發(fā)育的理解方面收效甚微?，F(xiàn)在，Brivanlou和他的同事們已經(jīng)證明了一種被稱為囊胚的干細(xì)胞模型系統(tǒng)是如何在植入前存在胚胎外細(xì)胞類型的情況下，允許研究人類原腸胚形成的細(xì)微差別的。他們的研究發(fā)表在《Stem Cell Reports》上，描述了這個新平臺的科學(xué)和臨床潛力。

“原腸形成是一個巨大的黑盒子。我們從未見過自己處于那個階段，”Brivanlou說?！斑@讓我們更接近于理解我們是如何開始的?！?/p>

一個更好的囊胚

在植入之前，胚胎是一個由大約250個細(xì)胞組成的囊胚球。這種難以捉摸的細(xì)胞球很難直接研究，因此科學(xué)家們開發(fā)了囊胚-基于干細(xì)胞的囊胚模型。囊胚可以克隆，實驗操作和編程，使科學(xué)家能夠一次又一次地研究相同的囊胚。

問題是囊胚能否在體外產(chǎn)生原腸胚。與體內(nèi)的囊胚不同，囊胚在子宮內(nèi)打滾，直到附著在母體組織上，囊胚擅長于模擬生命產(chǎn)生的細(xì)胞球，但目前尚不清楚這種體外模型是否可以模擬人類發(fā)育的后期階段。也就是說，直到Brivanlou開發(fā)出一個平臺，允許囊胚在體外附著，從而向原腸胚形成發(fā)展。

Brivanlou實驗室的研究助理、該研究的主要作者Riccardo De Santis說:“我們能夠第一次以高分子分辨率看到外壁對稱破壞，以BRA表達(dá)為標(biāo)志。這使我們能夠開始詢問有關(guān)生命最初時刻的更詳細(xì)的問題?！?/p>

通過這種前所未有的清晰度，研究小組直接觀察到原腸胚形成過程中的兩個關(guān)鍵時刻:第一次外胚層對稱性破壞事件和原始條紋和中胚層在體外附著時分子標(biāo)記的出現(xiàn)。

原始條紋是一種結(jié)構(gòu)，標(biāo)志著原腸胚形成的開始，并為胚胎的三個初級層奠定了基礎(chǔ)。其中一層是中胚層，在原腸胚形成過程中形成，并產(chǎn)生肌肉、骨骼和循環(huán)系統(tǒng)。研究小組發(fā)現(xiàn)，早在附著后7天，他們就已經(jīng)能夠使用分子標(biāo)記來檢測新生的原始條紋和中胚層細(xì)胞的最早特征。

為了證實他們的發(fā)現(xiàn)，研究小組還將囊胚的結(jié)果與體外附著的人類胚胎的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，并證明囊胚在體外表達(dá)的基因與體內(nèi)正常胚胎在該階段表達(dá)的基因相同，這有力地證明了囊胚作為人類胚胎發(fā)育模型的能力。進(jìn)一步強調(diào)了實驗室體外附著囊胚系統(tǒng)的力量，研究小組隨后用它來證明，體內(nèi)調(diào)節(jié)原始條紋和中胚層生長的途徑也可以調(diào)節(jié)體外囊胚的對稱性斷裂——所有這些都只是干細(xì)胞衍生的囊胚模型。

在此過程中，研究小組還證明了體外原腸胚形成可以在第12天開始，比以前認(rèn)為的要早。“這將改變教科書，”Brivanlou說?！拔覀?yōu)橹匦露x體外附著的原腸胚形成的分子特征和時間做出了貢獻(xiàn)?！?/p>

治療的可能性

結(jié)果表明，當(dāng)囊胚與Brivanlou實驗室獨特的附著平臺相結(jié)合時，現(xiàn)在能夠傳達(dá)長期以來無法獲得的早期人類發(fā)育的見解。在未來，基于囊胚的研究將在診斷和治療發(fā)育障礙方面取得進(jìn)展，或者為原腸胚期早期流產(chǎn)的潛在原因提供見解。

De Santis解釋說:“許多夫婦不能生孩子，因為胚胎不能正常附著，許多流產(chǎn)發(fā)生在懷孕的頭幾周。我們現(xiàn)在有了一個模型系統(tǒng)，可以幫助我們了解決定懷孕是否成功的分子機(jī)制。”在不久的將來，De Santis希望將這種方法與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合，通過觀察用特定基因組成構(gòu)建的囊胚模型在體外的表現(xiàn)，來幫助預(yù)測懷孕結(jié)果和發(fā)育障礙的軌跡。

“更好地了解原腸胚形成——以及用可靠的模型系統(tǒng)研究它的能力——會影響從胎兒的存活到自閉癥到神經(jīng)變性的一切。

來源：Stem Cell Reports

亞氯酸鈉（Sodium hypochlorite，化學(xué)式：NaClO）是一種無色或淡黃色液體，常用作漂白劑和消毒劑。以下是亞氯酸鈉的一些化學(xué)性質(zhì)：

1. 氧化性：亞氯酸鈉是一種氧化性化合物，能夠與許多物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)。

2. 氯化性：亞氯酸鈉在水中能夠迅速分解，生成次氯酸（HClO）和氫氧化鈉（NaOH）。亞氯酸是一種比亞氯酸鈉更強的氧化劑。

3. 消毒性：亞氯酸鈉具有較強的殺菌消毒作用，可用消毒水源、池塘和水處理。

4. 漂白性：亞氯酸鈉可用作漂白劑，能夠?qū)⒃S多染料和有機(jī)物氧化漂白。

5. 不穩(wěn)定性：亞氯酸鈉在陽光照射下會逐漸分解，所以需要存放在暗處，避免陽光直射。

需要注意的是，亞氯酸鈉是一種腐蝕性較強的化學(xué)物質(zhì)，在處理和使用時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。同時，避免與酸性物質(zhì)或易燃物質(zhì)接觸，以免引發(fā)危險反應(yīng)。