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分子难题揭示胎儿发育的未知阶段

Xakita 2019-03-14 17:54:43

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在世界各地,研究人员试图找到描述受精卵如何发育成健康个体的所有谜题,以便对全能性干细胞的分化过程有一个详细的了解。这一知识对于了解先天性疾病和胎儿畸形背后的机制,以及最终如何使用干细胞治疗疾病至关重要。

“能够跟踪每个细胞的分化过程是发育生物学的圣杯。”瑞典卡罗琳斯卡研究所生理药理学系和卡罗琳斯卡大学医院的研究员乔琳·邓说。

邓博士领导了这项研究,该研究揭示了胚胎附着在子宫和形成第一个解剖轴之间的关键阶段的新细节,在这一阶段,胚胎细胞开始了他们创造一个有前后两个身体的旅程。

她说:“这是整个解剖平面形成的关键时期。”如果进展不顺利,会导致胎儿畸形或死亡。

然而,参与这个过程的细胞的发育状态并不总是相同的。为了绘制单个细胞中发生的情况,研究人员对28个发育早期(5.25-6.5天)的小鼠胚胎共1724个细胞进行了单细胞RNA测序。每个细胞平均表达8577个基因。

通过生物信息学分析,细胞被分类成不同的细胞类型,基于这些基因是活跃的还是不活跃的,这使得研究人员能够看到基因的启动顺序。结果是控制细胞分化的分子路线图。

以前未知的详细信息

邓博士说:“这项研究揭示了在早期胚胎获得第一个空间定向之前发生的未知细节,并显示了未来头尾轴上的细胞具有不同的分化潜能。”

在解剖轴开始形成的同时,另一个过程也在女性胚胎中进行,这个胚胎包含两个X染色体,一个来自每个亲本。以往对小鼠的研究表明,父系X染色体首先在胚胎中完全关闭,这样雌性胚胎的遗传活性就不会是雄性的两倍。在形成胎盘和卵黄囊的细胞中,父系的X染色体拷贝仍处于关闭状态,但在胚胎的细胞中重新激活。然后母体或父系X染色体随机失活。因此,雌性胚胎包含一个“镶嵌”的细胞,其中的母体或父系X染色体是活跃的。

新的研究表明,父系X拷贝的第一次失活并没有发生在先前认为的范围内。

有趣的是,从分子的角度来看,重新激活的父系X染色体从未完全关闭过。随机失活也在胚胎细胞中以不同的速率发生。”

早期发展新思路

这项研究的结果为动物胚胎的早期发育(包括人类)提供了新的线索。

邓博士说:“对于理解流产和先天性疾病来说,掌握控制早期胚胎发育的事件和因素是必不可少的。”“每100个婴儿中大约有3个出生时胎儿畸形是由错误的细胞分化引起的。”

这项研究是与中国科学院大学、上海理工大学、同济大学(上海)和悉尼大学(澳大利亚)的研究人员合作进行的。它是由瑞典研究委员会、SSMF、Ki-WiBig基金会、KIY基金会、KI学院资助的职业基金和Jeasson基金会资助的。


原文来自:

“Single-cell RNA-seq reveals cellular heterogeneity of pluripotency transition and X-chromosome dynamics during early mouse development”
Shangli Cheng, Yu Pei, Liqun He, Guangdun Peng, Björn Reinius, Patrick P L Tam, Naihe Jing, Qiaolin Deng
Cell Reports, online 5 March 2019, doi: 10.1016/j.celrep.2019.02.031

来源:Xakita原创

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