科学家解析早期胚胎细胞“成长路”

探索细胞“家族”的“谱系”，追溯其早期胚胎发育的“祖先”，对于人们理解生命起源和“追溯”疾病具有重要意义。中国科学院分子与细胞科学卓越中心(生物化学与细胞科学研究所)的金乃和研究小组与多名科学家合作，成功绘制了小鼠早期胚胎发育过程中细胞“生殖”的高精度三维时空图图，从而为细胞家族“寻根”。这项研究最近发表在国际权威学术期刊《自然》上。这项成就将改写细胞的“谱系”，为干细胞的产生提供新的思路，并促进干细胞治疗和相关药物筛选的发展。

作为自然界最美丽的杰作，生命的诞生过程令人着迷。在早期胚胎发育阶段，受精卵首先发育成胚泡，然后胚泡形成外、中、内三个胚层。外胚层最终发育成组织，如神经和皮肤，中胚层发育成组织，如心脏、血液、肌肉和骨骼，内胚层发育成内脏器官，如肺、肝、胰腺和肠。外、中、内三个胚层的形成过程直接影响着胎儿能否从母体成功出生。然而，还不清楚细胞如何“繁殖”、如何“分裂”以及如何决定自己的命运。从胚胎时期形成生命之树的每个细胞的生长顺序仍有待揭示。

科学家分析早期胚胎细胞的“生长路径”

记者了解到，金乃和研究团队已经建立了一套全新的技术方法。他们分别选择小鼠早期胚胎中不同空间位置和不同发育时期的细胞进行转录组分析，并成功绘制了一幅包含时间和空间信息的高精度细胞“生长轨迹”三维图。科学家可以通过这张百科全书式的“生长轨迹”图追踪不同生殖层细胞的“祖先”。

经过一系列的“溯源”，他们发现一些原本被认为全部来源于上胚层的内胚层细胞很可能直接从原始内胚层“穿过”上胚层，而一些原本被认为来源于不同分化途径的特定中胚层和外胚层细胞可能具有相同的“前体”细胞，这颠覆了人们对传统“细胞谱系”的理解。

近年来，在生物医学领域取得巨大成就的干细胞研究中，科学家们大多“遵循”细胞的“生长”路径，从多能干细胞中分化出细胞的“前体”细胞，用于再生医学和疾病相关研究。金乃河研究小组的发现将改写细胞的“谱系”，将帮助人们改善肝脏、胰腺、脊髓等器官中细胞的分化系统，并为将来在这些器官中分化和获得干细胞提供新的可能途径。这些新发现的细胞分化途径甚至可能比那些基于“传统细胞谱系”的途径更有效、更快。许多学者认为这一成果是对发育生物学经典谱系理论的重大修正和补充，将极大地促进早期胚胎发育和干细胞再生医学相关领域的发展。