猴子一生中“最重要时刻”体外重现非人灵长类动物胚胎原肠运动

2019-11-06 20:06:38 来源:科技日报 作者:陆成宽 责任编辑:田苑 字号:T|T
摘要】英国著名发育生物学家路易斯·沃伯特曾说:“人一生最重要的时刻不是出生、结婚和死亡,而是原肠运动。”

  一个古老的研究领域 原肠运动神秘面纱被逐渐揭开

  那么,究竟什么是原肠运动呢?

  说来话长,早期胚胎发育关乎生命本源,一直是生物学研究的热点和难点。哺乳动物交配后,精子和卵子结合,形成受精卵。受精卵在输卵管中经一系列卵裂和分化形成囊胚。随后,囊胚迁移至子宫着床。囊胚在子宫“安家”前后,它的部分细胞开始移动、重排和分化,启动原肠运动,形成内、中、外三个胚层,也就是原肠胚。从囊胚发育到原肠胚的过程,就是原肠运动。

  “原肠运动是早期胚胎发育最特殊的阶段,细胞会从几百个直接增加到几千、几万个。”中国科学院院士、动物所所长周琪说道。

  原肠运动作为胚胎发育最重要事件之一,是一个古老而神秘的研究领域。早期的发育生物学家们对原肠运动的阐述各不相同,直到上世纪五六十年代,原肠运动才有了较为统一的定义,即“细胞经有序的迁移后分化形成三个胚层”。

  发育生物学家最初以结构简单的低等无脊椎动物,如海绵、水母、海胆、线虫和果蝇等来研究原肠运动,揭示了该过程中细胞运动、细胞极化、细胞连接和细胞间通讯等基本细胞生物学事件;继而采用高等脊椎动物,如鱼类(斑马鱼)、两栖类(非洲爪蟾)和哺乳类(小鼠)等为模型探索原肠运动,原肠运动发生机制的神秘面纱被逐渐揭开。

  2016年,来自剑桥的研究团队建立了小鼠着床后胚胎的体外培养体系,观察到了体外培养的小鼠胚胎前后轴的形成和卵圆柱形态发生,这一体系为阐明早期着床后胚胎发育和原肠胚发生提供了重要实验手段。

  尽管小鼠胚胎体外培养系统取得很大的突破,但即使同为哺乳动物的啮齿类动物,其早期胚胎也与灵长类动物存在显著不同。比如,小鼠胚胎着床后上胚层形成杯状结构,而灵长类动物胚胎则形成双层胚盘状结构。因此,很难将小鼠有关原肠运动的研究结果直接推演到人类等灵长类动物。

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