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。