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在四细胞胚胎阶段的每个细胞其实并不相同


四细胞胚胎,图片来自Zernicka-Goetz Lab, University of Cambridge。

2016年3月30日/生物谷BIOON/--在一项新的研究中,来自英国剑桥大学和欧洲分子生物学室验室-欧洲生物信息研究所(EMBL-EBI)的研究人员通过分析早期胚胎的基因“特征”,证实小鼠发育在早至怀孕后第二天---那时仅仅是4个细胞的大小---就开始成形。尽管这种两天大的胚胎中的4个细胞似乎是完全相同的,但是它们已经开始表现出细微差别。相关研究结果发表在2016年3月24日那期Cell期刊上,论文标题为“Heterogeneity in Oct4 and Sox2 Targets Biases Cell Fate in 4-Cell Mouse Embryos”。

一旦卵子被精子受精,它就进行多次分裂,变成大的自由漂浮的干细胞球。首先,这些干细胞是“全能性的(totipotent)”,即干细胞能够分裂和生长,并且产生为整个身体内任何一种细胞以及将这种胚胎附着到母体子宫中的胎盘。这些干细胞然后变成“多能性(pluripotent)”状态:它们只限于产生整个身体内任何一种细胞,但是不能产生胎盘。然而,干细胞在发育期间哪个时间点上开始表现出偏好变成一种特定类型细胞仍是未知的。

如今,在一项新的研究中,研究人员提出早在4细胞胚胎阶段,这4个细胞确实是不同的。

研究人员利用最新的测序技术模拟小鼠胚胎发育,在单细胞水平研究单个基因的活性。他们证实在这4个细胞中的每一个都一些基因存在不同的表现。特别是,一种被称作Sox21的基因活性在这些细胞之间表现出最大的差异;这个基因形成这种“多能性网络”的一部分。他们发现当降低这种基因的活性时,一种指导细胞产生胎盘的主控调节因子Oct4的活性增加了。

剑桥大学生理学、发育和神经科学系教授Magdalena Zernicka-Goetz说,“我们知道当精子让卵子受精时,生命就开始了,不过我们感兴趣的是决定我们未来发育的重要抉择何时发生。如今,我们知道即便早在4细胞胚胎阶段---受精后仅两天---时,这种胚胎正受到一种特定指令的指导,因而它的细胞不再是相同的。”

来自EMBL-EBI的John Marioni博士补充道,“我们能够利用强大的测序工具加深我们对单个细胞中促进发育的分子机制的理解。由于这些高分辨率技术,我们如今能够观察到指示早期胚胎细胞发育方向的遗传和表观遗传特征。”(生物谷 Bioon.com)

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