近期，法國巴斯德研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)，從小鼠胚胎干細胞（mES細胞）衍生的自組織多細胞系統(tǒng)，被稱為胚胎團，展現(xiàn)出高度內(nèi)在的基因表達模式和生長動力學。這些特性使得這些三維自組裝結(jié)構(gòu)成為研究哺乳動物發(fā)育和其他生物過程的強大工具。

在研究發(fā)表在《自然結(jié)構(gòu)與分子生物學》上的文章《哺乳動物偽胚胎中的精確和可擴展的自組織》，研究人員觀察到胚胎團的自組織性能，特別是分析其生長動力學和基因表達模式的內(nèi)在可重復性。他們發(fā)現(xiàn)，胚胎團沿主體軸線上的基因表達得到顯著控制，而模式邊界在細胞水平上準確定位。此外，每個模式點的細胞在絕對單位下產(chǎn)生相同數(shù)量的基因產(chǎn)物。

這種精確度和可重復性在從相同細胞群體中平行生長的胚胎團中保持一致。此外，胚胎團的生長與初始種子細胞的數(shù)量精確匹配。

胚胎團展示出的顯著可重復性、精確性和可擴展性具有重要的生物學意義。它們挑戰(zhàn)了我們對哺乳動物發(fā)育的傳統(tǒng)理解，暗示在自組織過程中，如基因表達模式等發(fā)育特征的精確調(diào)控。合成系統(tǒng)的固有復制和準確性，類似于扁海鞘、蠕蟲、果蠅和青蛙等體內(nèi)系統(tǒng)，拓展了在器官樣和更廣泛的細胞聚合體領域的復雜工程應用潛力。

這些發(fā)現(xiàn)表明，在發(fā)育胚胎和胚胎團等合成結(jié)構(gòu)中顯現(xiàn)的可重復性和擴展性可能代表了上下文無關(guān)的特性。這項研究的結(jié)果深入了解了哺乳動物系統(tǒng)中發(fā)育精確性、一致性和大小調(diào)整的復雜性，表明這些現(xiàn)象可能是多細胞性的重要特征。

盡管該研究強調(diào)了胚胎團作為模型系統(tǒng)的潛力，但也存在局限性。胚胎團雖然是強大的工具，但與體內(nèi)胚胎不完全相同，因此它們無法完全復制發(fā)育的所有方面。例如，胚胎團的形狀不一致重現(xiàn)。胚胎團長度，作為形狀的組成部分，在120小時時表現(xiàn)出比模式邊界位置更多的變異。此外，將這些發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化到體內(nèi)環(huán)境仍然是一個挑戰(zhàn)。盡管如此，該研究強調(diào)了使用體外系統(tǒng)作為可訪問和可控模型來研究發(fā)育的價值。

參考文獻：https://www.nature.com/articles/s41594-024-01251-4

編輯：王洪

排版：李麗