英國(guó)著名發(fā)育生物學(xué)家路易斯·沃伯特曾說(shuō)：“人一生最重要的時(shí)刻不是出生、結(jié)婚和死亡，而是原腸運(yùn)動(dòng)。”

11月2日，中科院動(dòng)物所召開新聞發(fā)布會(huì)，宣布了一項(xiàng)有關(guān)“原腸運(yùn)動(dòng)”的重大科學(xué)進(jìn)展。

中科院動(dòng)物研究所和中科院昆明動(dòng)物所的研究人員，借助團(tuán)隊(duì)深耕多年建立的非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物胚胎體外培養(yǎng)系統(tǒng)，將食蟹猴囊胚體外培養(yǎng)至原腸運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)，并進(jìn)一步發(fā)育至受精后20天，體外重現(xiàn)了非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物胚胎原腸運(yùn)動(dòng)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《科學(xué)》雜志上。

該研究為了解靈長(zhǎng)類動(dòng)物早期胚胎發(fā)育過(guò)程奠定了重要的研究基礎(chǔ)，重現(xiàn)了猴子一生中“最重要的時(shí)刻”。

那么，究竟什么是原腸運(yùn)動(dòng)呢？

說(shuō)來(lái)話長(zhǎng)，哺乳動(dòng)物交配后，精子和卵子結(jié)合，形成受精卵。受精卵在輸卵管中經(jīng)一系列卵裂和分化形成囊胚。隨后，囊胚遷移至子宮進(jìn)行著床。囊胚在子宮“安家”前后，它的部分細(xì)胞開始移動(dòng)、重排和分化，啟動(dòng)原腸運(yùn)動(dòng)，形成內(nèi)、中、外三個(gè)胚層，也就是原腸胚。從囊胚發(fā)育到原腸胚的過(guò)程，就是原腸運(yùn)動(dòng)。

“原腸運(yùn)動(dòng)是早期胚胎發(fā)育最特殊的階段，細(xì)胞會(huì)從幾百個(gè)直接增加到幾千、幾萬(wàn)個(gè)。”中科院院士、中科院動(dòng)物所所長(zhǎng)周琪說(shuō)道。

原腸運(yùn)動(dòng)是包括人類在內(nèi)的靈長(zhǎng)類動(dòng)物發(fā)育過(guò)程中的里程碑事件。“早期胚胎發(fā)育和原腸運(yùn)動(dòng)發(fā)生異常往往導(dǎo)致妊娠失敗和出生后器官缺陷等重大疾病。”論文通訊作者、中科院動(dòng)物所研究員王紅梅說(shuō)。

然而，由于倫理限制，體外人類胚胎培養(yǎng)不能超過(guò)受精后14天，但靈長(zhǎng)類動(dòng)物原腸運(yùn)動(dòng)多發(fā)生在受精14天以后，所以生物學(xué)家一直對(duì)人類原腸運(yùn)動(dòng)“這一高光時(shí)刻”一無(wú)所知。

揭開原腸運(yùn)動(dòng)的神秘面紗，選擇合適的模式動(dòng)物必不可少。由于與類人遺傳與進(jìn)化較為接近，食蟹猴被研究人員選為模式動(dòng)物，避免了人類胚胎培養(yǎng)14天的倫理限制。

在項(xiàng)目開展過(guò)程，研究人員研究建立了一個(gè)新的體外培養(yǎng)體系，能夠支持食蟹猴的胚胎在受精后在體外發(fā)育長(zhǎng)達(dá)20天，首次證明靈長(zhǎng)類動(dòng)物胚胎可以在沒(méi)有母體支撐的情況下體外發(fā)育至原腸運(yùn)動(dòng)，并重現(xiàn)了靈長(zhǎng)類動(dòng)物早期胚胎發(fā)育的幾個(gè)關(guān)鍵事件。

研究人員從形態(tài)學(xué)、標(biāo)記分子染色和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組等多個(gè)角度提供了充分的證據(jù)，證明體外發(fā)育的食蟹猴胚胎高度重現(xiàn)體內(nèi)胚胎發(fā)育過(guò)程，包括形成清晰的羊膜腔以及卵黃囊結(jié)構(gòu)，之后發(fā)生原腸運(yùn)動(dòng)，形成原條結(jié)構(gòu)，同時(shí)伴隨前后軸結(jié)構(gòu)的差異分化。在體外培養(yǎng)胚胎發(fā)育的第12-16天還能觀察到原始生殖細(xì)胞，這些特征是之前人類胚胎體外培養(yǎng)所未觀察到的。結(jié)合單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析，這項(xiàng)研究第一次提供了靈長(zhǎng)類動(dòng)物早期胚胎發(fā)育過(guò)程中羊膜細(xì)胞的基因表達(dá)特征，并重新定義了靈長(zhǎng)類動(dòng)物早期胚胎多種細(xì)胞類型。

在王紅梅看來(lái)，該研究對(duì)探索靈長(zhǎng)類動(dòng)物早期胚胎發(fā)育和原腸運(yùn)動(dòng)開辟了嶄新研究平臺(tái)，為人類早期胚胎發(fā)育異常等重大疾病的臨床藥物研發(fā)和再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供了潛在的新工具，為人類深入認(rèn)識(shí)胚胎發(fā)育機(jī)制和體外孕育生命（非人）探索提供了重要數(shù)據(jù)。

中國(guó)工程院院士、北京大學(xué)第三醫(yī)院院長(zhǎng)喬杰在對(duì)這項(xiàng)研究進(jìn)行點(diǎn)評(píng)時(shí)表示，猴子被認(rèn)為是研究人類生理學(xué)和病理學(xué)的可靠動(dòng)物模型，其植入后發(fā)育的體外培養(yǎng)體系的建立，為研究靈長(zhǎng)類動(dòng)物的植入后胚胎發(fā)育的過(guò)程提供了平臺(tái)，將大大提高我們對(duì)靈長(zhǎng)類和人類早期胚胎發(fā)育的認(rèn)識(shí)及相關(guān)疾病的了解，特別是為不良妊娠及胎兒畸形病因的探討奠定了很好的基礎(chǔ)。

南京醫(yī)科大學(xué)生殖醫(yī)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授沙家豪認(rèn)為：“該研究利用胚胎體外培養(yǎng)技術(shù)，成功解析了靈長(zhǎng)類早期原腸發(fā)生這一重要事件，是生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域是一項(xiàng)重大的科研突破，同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)的突破對(duì)于研究人類發(fā)育和疾病發(fā)生機(jī)制有著非常重要的意義。”（記者 陸成寬 文中圖片均由作者提供）

[責(zé)任編輯：楊凡、杜小康]

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