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揭开胚胎原肠运动神秘面纱

2019-11-06 03:21:20 来源:健康报

  □记者 王倩


  早期胚胎发育关乎生命本源,而原肠运动则是确保胚胎正常发育的关键事件,二者异常往往导致妊娠失败和出生后发生器官缺陷等重大疾病。11月2日,中国科学院干细胞与再生医学创新研究院就我国科学家关于体外重现非人灵长类动物胚胎原肠发生的研究工作召开新闻发布会。该研究首次证明,灵长类动物胚胎可以在没有母体支撑的情况下体外发育至原肠运动,为深入认识胚胎发育机制以及临床防范出生缺陷、治疗不孕不育等提供了重要依据。相关论文近日在线发表于国际期刊《科学》杂志上。

  “一生中最重要的时刻”

  英国著名发育生物学家路易斯·沃伯特曾说,“人一生中重要的时刻不是出生、结婚和死亡,而是原肠运动”。那么,这个对大众而言有几分陌生的原肠运动究竟是什么?

  专家介绍,胚胎发育起始于精卵结合,受精卵在输卵管中经一系列卵裂和分化形成囊胚,随后迁移至子宫进行着床。着床前后,胚胎中部分细胞开始移动、重排和分化,形成内、中、外3个胚层,即原肠胚。而从囊胚发育到原肠胚的过程,就是原肠运动。

  “我们身体中所有器官和系统均来源于这3个胚层。原肠胚为胚胎体轴建立和器官发育奠定了基础,对机体正常功能的发挥至关重要。”国家重大科学研究计划首席科学家、南京医科大学生殖医学国家重点实验室沙家豪教授表示,原肠运动是胚胎发育最为重要的环节,是包括人类在内的灵长类动物发育过程中的里程碑事件,具有极高研究价值。

  然而,受限于伦理和研究技术等,此前国内外学者对于灵长类动物胚胎原肠运动的研究非常有限,灵长类着床后胚胎发育对母体的依赖程度仍不清楚。专家表示,发育生物学家曾先后对结构简单的低等无脊椎动物、高等脊椎动物、啮齿类哺乳动物等进行研究,试图揭示原肠运动的发育机制。但因上述模式动物与人类存在很大差异,很难将相关研究结果直接推演到人类等灵长类动物。据了解,日本学者曾于2016年对食蟹猴从第6~17天的胚胎发育过程进行研究,但因涉及的植入后胚胎由母体子宫获得,取材和研究都较为困难。

  科学家首度揭秘

  日前,中国科学院动物研究所和中国科学院干细胞与再生医学创新研究院王红梅课题组、李磊课题组与中国科学院昆明动物研究所郑萍课题组共同完成的“关于体外重现非人灵长类动物胚胎原肠发生的研究工作”实现重大突破,在国际上首次揭开了灵长类动物胚胎原肠运动的神秘面纱,引发广泛关注。

  “食蟹猴无论是遗传基因、生理结构,还是大脑认知等方面,都与人类较为接近,因此被作为研究对象。”该研究论文的通讯作者之一、中国科学院动物研究所研究员王红梅介绍,借助团队深耕多年建立的非人灵长类动物胚胎体外培养系统,这项研究将与人类遗传和进化较为接近的食蟹猴作为模式动物,体外培养食蟹猴囊胚至原肠运动出现,并进一步发育至受精后20天。该研究从形态学、标记分子染色和单细胞转录组等多个角度提供了充分证据,首次证明灵长类动物胚胎可以在没有母体支撑的情况下体外发育至原肠运动,并重现了灵长类动物早期胚胎发育的几个关键事件。

  王红梅介绍,该研究对探索灵长类动物早期胚胎发育和原肠运动开辟了崭新研究平台,为人类早期胚胎发育异常等重大疾病的临床药物研发和再生医学的发展提供了潜在的新工具,为人类深入认识胚胎发育机制和体外孕育生命(非人)探索提供了重要依据。

  中国工程院院士、北京大学第三医院院长乔杰教授表示,猴类被认为是研究人类生理学和病理学的可靠动物模型,这项成果为研究灵长类动物的植入后胚胎发育过程提供了平台,将大大提高对灵长类和人类早期胚胎发育的认识及相关疾病的了解,特别是为不良妊娠及胎儿畸形病因的探讨奠定了良好基础。

  需加强伦理规范

  在此次成果发布会上,中国科学院干细胞与再生医学创新研究院将伦理监管作为重点汇报内容之一。“从事生命科学相关研究工作的科研人员,不可回避且首先需要考量的便是相关伦理、法律问题。我们鼓励创新,但我们强调负责任的创新。”中国科学院院士、中国科学院动物研究所所长周琪说。

  中国科学院干细胞与再生医学创新研究院知识产权管理办公室主任彭耀进介绍,为落实“负责任的创新”要求,研究院建立了一套立体、全方位的伦理规范制度,从伦理审查和监督、科研人员伦理意识的培养、对伦理问题的前瞻性预判和研判、伦理问题治理的国际协作等方面,保证科研创新的“负责任”。

  “做科研首先要有自己的科学布局,有政策、伦理、法规的保障,有科学家的情怀和自律。在此基础上,我们才能不断突破对生命原理和规律的认知,研发干细胞、基因治疗等新一代创新技术和产品,建立防治重大疾病的新策略。”周琪说。

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