Cell：改写教科书，揭开胚胎发育的“黑匣子”

小丫

         

9 L8 H: ~) C# k7 ~) U/ [研究人员目前已经了解很多有关胚胎发育过程的知识，然而一个称之为“植入”（  implantation）的关键阶段却仍然是谜。现在，来自剑桥大学（University of Cambridge）的科学家们发现了一种方法研究及拍摄这一发育“黑匣子”。这项刊登在《细胞》（Cell）杂志上的最新研究将导改写教科书。
    哺乳动物胚胎发育分两个阶段发生
: m- N. E0 x6 j' j7 n! r    在第一阶段：植入前阶段，胚胎是一个微小的、自由漂浮的细胞球，称作为胚泡（blastocyst）；
    在第二阶段：植入后阶段，胚泡将自身植入到母体子宫中。
% \9 q+ E$ [, I( j: r# R% {/ d! y. P    尽管可以在体外培养及研究胚泡，然而对于植入阶段这种方法尚不可行。并且由于胚胎与母体紧密相连，也很难在子宫中研究植入阶段。
) j/ k. }9 w0 E! k, S    论文资深作者、剑桥大学 Magdalena Zernicka-Goetz  教授表示：“我们知道很多有关植入前的知识，然而植入后，尤其是植入的那一刻发生了什么却是一个谜。”科学家们对研究植入感兴趣，是因为在如此短的时间内胚胎发生了巨大的变化。

Zernicka-Goetz  解释道：“在两天的时间里，它从一个相对简单的细胞球变成了更大、更复杂的杯状结构，这一切是如何发生的是一个谜，它是一个发育的黑匣子。这就是我们需要开发出一种方法，使我们能够在植入过程中培养和研究胚胎的原因。”
采用小鼠细胞来开展研究， Zernicka-Goetz 教授和她的同事 Ivan Bedzhov  博士成功地构建出了适当的子宫外条件来研究植入过程。为了能够支持发育，她们构建出了由一种凝胶和培养基构成，具有一些适当的化学和生物学特性的系统，其与子宫组织具有相似的弹性。重要的是，这种凝胶在可见光下是透明的，这使得她们能够在植入过程中拍摄胚胎。
    这种新方法揭示出，从球形向杯形变化的过程中，胚泡变成了楔形的细胞“玫瑰花球”（rosette），一种科学家们此前从未见过的结构。Zernicka-Goetz  表示：“这是一种美丽的结构。小鼠在其生命第4天时长得就像这样的玫瑰花球，这很有可能是我们在生命第7天时的样子。我们那时如此的漂亮，这些小细胞的组织是如此完美使得我们得以发育，这一切真是令人着迷。”
除解答了发育生物学的一个基本问题，利用这一新方法科学家们还第一次研究了植入时胚胎的生长和发育，这可能有助于提高 IVF  的成功率，以及扩大我们有关干细胞的知识，推动将它们应用于再生医学。
0 L$ q8 q- |6 f8 `5 n! L( O    这些研究发现还意味着要重写发育生物学教科书。Zernicka-Goetz  表示：“教科书对于发育的这一阶段所发生的事件做出过一些推测，但我们现在知道了我所学的以及我教给学生们的有关它的知识都是完全错误的。”
原文检索：
8 w8 v9 U' ^$ P- k# rIvan Bedzhov , Magdalena Zernicka-Goetz. Self-Organizing Properties of Mouse  Pluripotent Cells Initiate Morphogenesis upon Implantation. Cell, 13 February  2014; DOI:10.1016/j.cell.2014.01.023