《体外从胚胎和诱导干细胞类型组装完整的小鼠胚胎模型》

  • 来源专题:重大疾病防治
  • 编译者: 蒋君
  • 发布时间:2023-10-12
  • 胚胎和胚胎外组织之间的相互作用在自然小鼠胚胎发生中至关重要。在这里,为了在体外实现这种相互作用,我们描述了一种使用小鼠胚胎干细胞组装完整的小鼠胚胎模型的方案,并诱导胚胎干细胞表达Cdx2(或滋养层干细胞)和Gata4,以分别重建外胚层、胚胎外胚层和内脏内胚层谱系。由此产生的完整胚胎模型概括了胚胎第5.0天至第8.5天的发育过程,产生了晚期胚胎和胚胎外组织,这些组织通过原肠胚形成来启动器官发生,形成头部和跳动的心脏结构以及卵黄囊和绒毛膜。一旦所需的干细胞系在培养中稳定维持,该方案需要1天来组装完整的胚胎模型,再培养8天直到头折叠阶段,尽管可以根据需要在早期发育阶段收集结构。具有小鼠干细胞培养经验的研究人员可以很容易地执行该方案,尽管他们将受益于植入后早期对自然小鼠胚胎的了解。
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  • 《利用人类胚胎干细胞在实验室构建完整的胎龄为14天的人类胚胎模型》

    • 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
  • 《Nature | 人类胚胎肢体细胞图谱在时间和空间上得到解析》

    • 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。