《Nature | 人类胚胎压缩的力学特性》

  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-05-06
  • 2024年5月1日,巴黎大学等机构的研究人员在期刊Nature上发表了题为Mechanics of human embryo compaction的文章。

    人类胚胎的形成始于压实,在压实过程中细胞会紧密接触。辅助生殖技术研究表明,人类胚胎无法压实的主要原因是粘附缺陷。根据我们目前对动物形态发生的理解 ,其他形态发生引擎,如细胞收缩性,可能参与人类胚胎的形成。然而,驱动人类胚胎形态发生的分子、细胞和物理机制仍未定性。

    研究人员使用微量移液管吸取捐赠给研究的人类胚胎,绘制了压实过程中的细胞表面张力图。结果显示,细胞-介质界面的张力增加了四倍,而细胞-细胞接触处的张力则保持稳定。因此,细胞-介质界面张力的增加推动了人类胚胎的压实,其性质与小鼠胚胎的压实相似。进一步比较人类胚胎和小鼠胚胎发现,两者的机械策略在质上相似,但在量上不同,人类胚胎的机械效率最低。

    抑制人类胚胎的细胞收缩力和细胞-细胞粘附力表明,虽然压实需要这两种细胞过程,但只有收缩力能控制压实的表面张力。细胞收缩力和细胞-细胞粘附力出现问题时会表现出不同的机械特征。通过分析自然衰竭胚胎的机械特征,研究人员发现含有排斥细胞的非压实或部分压实胚胎具有收缩性缺陷的证据。总之,该研究表明,细胞收缩性的进化保守增加是产生驱动人体第一次形态发生运动的力量所必需的。

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    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2023-09-28
    •     2023年9月6日,来自以色列魏茨曼科学研究所等研究机构的研究人员在Nature期刊上发表了标题为“Complete human day 14 post-implantation embryo models from na?ve ES cells”的论文。在不使用精子、卵子或受精的情况下描述了他们如何诱导人类胚胎干细胞自我组装成一种类似早期胚胎的模型。这一进展有助于揭开妊娠早期不稳定的秘密,为流产和出生缺陷研究带来了希望,但也引发了新的伦理问题。     这些作者制作的胚胎模型长达14天,这是许多国家人类胚胎实验室研究的法定期限,也是大脑等器官开始发育的时间点。他们说,他们的研究不同于其他团队的研究工作,因为他们使用的是化学修饰而非基因修饰的胚胎干细胞,他们制作的模型更像真实的人类胚胎,有卵黄囊和羊膜腔。英国弗朗西斯-克里克研究所的James Briscoe说,这些相似之处可能使他们构建出的胚胎模型更有助于研究流产、出生缺陷和不孕症等疾病。他们的胚胎模型似乎能够产生在发育早期形成组织的所有不同类型的细胞。这些作者和没有参与这项研究的科学家们都强调,这些胚胎模型不应被视为人类胚胎。这些胚胎模型的结构“与子宫内的情况非常相似,但(并)不完全相同”。然而,产生这些胚胎模型的成功率也很低,胚胎干细胞正确组装的比例很小。     英国雷丁大学干细胞生物学专家Darius Widera说,不过,“与今年早些时候发表的类似研究相比,这些类似胚胎的结构包含了发育中胚胎的大部分细胞类型”。这项研究和近期的其他研究工作表明,“人类胚胎模型越来越复杂,越来越接近正常发育过程中发生的事件。”他补充说,这突出表明“比以往任何时候都更需要一个强有力的监管框架”。在英国,剑桥大学已开始为基于干细胞的人类胚胎模型制定该国的首个管理框架。英国法律禁止在实验室中培养超过14天的人类胚胎,但由于干细胞衍生的类似结构是人工形成的,现有法规并未明确涵盖。尽管如此,大多数科学家们还是对现阶段的研究工作采取了自愿限制措施。这项新的研究没有开发超过14天的胚胎模型,也不涉及将这些胚胎模型移植到人类或动物的子宫中。 编译来源:https://mp.weixin.qq.com/s/gZ4MK213xr_niage3t_zvw
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    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2023-12-11
    • 2023年12月6日,中山大学张宏波及英国Sanger 研究所Sarah Teichmann共同通讯在Nature 在线发表题为A human embryonic limb cell atlas resolved in space and time的研究论文。 人类四肢在受孕后的第四周以间充质芽的形式出现,在随后的几个月内发育成完全形成的肢体。这一过程由许多时间和空间限制的基因表达程序协调,使表型的先天性改变很常见。几十年来对模式生物的研究已经确定了脊椎动物肢体发育的基本机制,但尚未对人类的这一过程进行深入表征。 该研究使用单细胞和空间转录组学详细介绍了人类胚胎肢体在空间和时间上的发育。该研究展示了从几个多能祖细胞到无数分化细胞状态的广泛多样性,包括几个新的细胞群。该研究揭示了人类肌肉发育的两波,每波的特征都是由不同的基因表达程序调节的不同细胞状态,并将肌肉蛋白(MSC)确定为维持肌肉干细胞身份的关键转录抑制因子。 通过使用VisiumStitcher组装多个解剖学上连续的空间转录组样本,作者绘制了整个胎儿后肢矢状截面上的细胞图。该研究揭示了与短指和多指相关基因之间的明确解剖学分离,并揭示了自足中间充质的转录和空间上不同的群体。最后,对小鼠胚胎肢体进行单细胞RNA测序,以促进跨物种发育比较,发现两个物种之间具有实质性的同源性。总之,该工作提供了第一个完整的人类胚胎组织的细胞图谱,提供了其发育的详细时空模型,并为单细胞,空间和发育生物学社区提供了丰富的资源。