英國著名發(fā)育生物學家路易斯·沃伯特曾說：“人一生最重要的時刻不是出生、結婚和死亡，而是原腸運動。”

11月2日，中科院動物所召開新聞發(fā)布會，宣布了一項有關“原腸運動”的重大科學進展。

中科院動物研究所和中科院昆明動物所的研究人員，借助團隊深耕多年建立的非人靈長類動物胚胎體外培養(yǎng)系統(tǒng)，將食蟹猴囊胚體外培養(yǎng)至原腸運動出現(xiàn)，并進一步發(fā)育至受精后20天，體外重現(xiàn)了非人靈長類動物胚胎原腸運動。相關研究成果在線發(fā)表于《科學》雜志上。

該研究為了解靈長類動物早期胚胎發(fā)育過程奠定了重要的研究基礎，重現(xiàn)了猴子一生中“最重要的時刻”。

那么，究竟什么是原腸運動呢？

說來話長，哺乳動物交配后，精子和卵子結合，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，囊胚遷移至子宮進行著床。囊胚在子宮“安家”前后，它的部分細胞開始移動、重排和分化，啟動原腸運動，形成內(nèi)、中、外三個胚層，也就是原腸胚。從囊胚發(fā)育到原腸胚的過程，就是原腸運動。

“原腸運動是早期胚胎發(fā)育最特殊的階段，細胞會從幾百個直接增加到幾千、幾萬個。”中科院院士、中科院動物所所長周琪說道。

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

然而，由于倫理限制，體外人類胚胎培養(yǎng)不能超過受精后14天，但靈長類動物原腸運動多發(fā)生在受精14天以后，所以生物學家一直對人類原腸運動“這一高光時刻”一無所知。

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

在項目開展過程，研究人員研究建立了一個新的體外培養(yǎng)體系，能夠支持食蟹猴的胚胎在受精后在體外發(fā)育長達20天，首次證明靈長類動物胚胎可以在沒有母體支撐的情況下體外發(fā)育至原腸運動，并重現(xiàn)了靈長類動物早期胚胎發(fā)育的幾個關鍵事件。

研究人員從形態(tài)學、標記分子染色和單細胞轉錄組等多個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)育過程，包括形成清晰的羊膜腔以及卵黃囊結構，之后發(fā)生原腸運動，形成原條結構，同時伴隨前后軸結構的差異分化。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胞，這些特征是之前人類胚胎體外培養(yǎng)所未觀察到的。結合單細胞轉錄組測序分析，這項研究第一次提供了靈長類動物早期胚胎發(fā)育過程中羊膜細胞的基因表達特征，并重新定義了靈長類動物早期胚胎多種細胞類型。

在王紅梅看來，該研究對探索靈長類動物早期胚胎發(fā)育和原腸運動開辟了嶄新研究平臺，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)學的發(fā)展提供了潛在的新工具，為人類深入認識胚胎發(fā)育機制和體外孕育生命（非人）探索提供了重要數(shù)據(jù)。

中國工程院院士、北京大學第三醫(yī)院院長喬杰在對這項研究進行點評時表示，猴子被認為是研究人類生理學和病理學的可靠動物模型，其植入后發(fā)育的體外培養(yǎng)體系的建立，為研究靈長類動物的植入后胚胎發(fā)育的過程提供了平臺，將大大提高我們對靈長類和人類早期胚胎發(fā)育的認識及相關疾病的了解，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。

南京醫(yī)科大學生殖醫(yī)學國家重點實驗室教授沙家豪認為：“該研究利用胚胎體外培養(yǎng)技術，成功解析了靈長類早期原腸發(fā)生這一重要事件，是生殖醫(yī)學領域是一項重大的科研突破，同時這項技術的突破對于研究人類發(fā)育和疾病發(fā)生機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）

[責任編輯：楊凡、杜小康]

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