中國科學院動物研究所/北京干細胞與再生醫(yī)學研究院研究人員和美國賓夕法尼亞大學的研究人員，建立了一個可支持食蟹猴胚胎體外發(fā)育至受精后25天的3D長時程培養(yǎng)體系（pIVC），并基于該體系探究了靈長類胚胎中晚期原腸運動和早期神經(jīng)發(fā)育過程中的核心事件和譜系特征。相關研究5月11日以封面文章形式在線發(fā)表于《細胞》。
出生缺陷是嬰兒死亡的首位原因，與早期胚胎發(fā)育異常密切相關。胚胎體外培養(yǎng)技術是可視化研究胚胎發(fā)育過程的有力工具。科學家一直致力于搭建非人靈長類胚胎體外培養(yǎng)體系。1995年，澳大利亞科學家將絨猴的囊胚體外培養(yǎng)至胚胎期11天；2019年，王紅梅團隊及國內(nèi)外同行將食蟹猴胚胎體外培養(yǎng)至胚胎期20天。但要探究靈長類胚胎中晚期原腸運動和早期神經(jīng)胚發(fā)育，還需要進一步延長食蟹猴胚胎的體外發(fā)育歷程。
在該研究中，研究人員首先比較了2D與3D培養(yǎng)體系，發(fā)現(xiàn)2D和3D培養(yǎng)體系都能支持胚胎發(fā)育到第20天。在2D體系下，胚胎由于胚外組織發(fā)育旺盛而迅速增大，但內(nèi)部的胚體發(fā)育并不好；而在3D體系下，胚胎的胚外組織生長受限，但胚體結(jié)構(gòu)顯著發(fā)育。為了保證胚體發(fā)育，研究人員繼續(xù)優(yōu)化3D體系，并建立了pIVC，該體系能支持33.7%的食蟹猴胚胎發(fā)育到胚胎期25天。
進一步研究表明，與相同發(fā)育階段的體內(nèi)正常胚胎相比，pIVC胚胎的分子表達特征與正常胚胎相似，表明pIVC胚胎可重現(xiàn)原腸運動中晚期階段中胚層和內(nèi)胚層的發(fā)育。
最后研究者對9個pIVC胚胎單細胞的轉(zhuǎn)錄組、DNA甲基化和染色質(zhì)可及性進行測序和分析。結(jié)果表明，與該團隊2022年在《自然》報道的相同發(fā)育階段的食蟹猴胚胎單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫相比，pIVC胚胎可重現(xiàn)體內(nèi)正常胚胎的轉(zhuǎn)錄組特征，并且各種細胞類型的基因均發(fā)生了甲基化，胚胎組織的DNA甲基化水平高于胚外組織，與已報道的小鼠和人類胚胎特征相似。
該研究進一步填補了靈長類胚胎中晚期原腸運動至早期器官發(fā)育階段的領域空白，為靈長類胚胎體外培養(yǎng)和基于干細胞構(gòu)建的“類胚胎”體外培養(yǎng)提供了參考體系，為深入了解人類早期胚胎發(fā)育機制、開展早期胚胎發(fā)育異常相關疾病的病理研究提供了技術平臺。
相關論文信息：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.04.019
（來源：中國科學報2023-05-16第1版要聞、光明日報2023年05月15日08版、中國青年報客戶端2023-05-13、中國新聞網(wǎng)2023年05月11日、科技日報、央視新聞頻道、北京網(wǎng)絡廣播電視臺、中國日報、新華社、健康報、經(jīng)濟日報）
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