新闻 | 科学突破:人类胚胎通过不对称分裂形成身体



一项最新研究显示,一天大的早期人类胚胎由两个看似相同的细胞组成,但实际上,其中一个细胞对身体器官和组织的贡献更大。这一发现可能有助于提高体外受精(IVF)程序的成功率。

这项研究发表在《细胞》杂志上,揭示了受精卵的第一次分裂使得后续细胞趋向于不同的命运,从而为发育成复杂的胎儿奠定了基础。纽约市洛克菲勒大学的发育生物学家Ali Brivanlou称这项研究为“一大进步”,并表示随着研究的进展,其临床意义将更加明显。


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不对称性的起源

长期以来,研究人员一直认为哺乳动物的受精卵在少于16个细胞时,所有细胞都是相同的,直到发育后期才开始分化。毕竟,受精卵在几次细胞分裂后分裂成两个独立胚胎仍能形成完全相同的双胞胎。

然而,2001年,加州理工学院的发育生物学家Magdalena Zernicka-Goetz在一篇论文中指出,鼠胚胎的前两个细胞实际上是不同的。一个细胞主要形成胎儿,而另一个细胞的后代主要形成卵黄囊。


长时间的研究

Zernicka-Goetz一直想知道同样的现象在人类中是否也存在。她在一间体外受精诊所获取了54个尚未完成首次分裂的受精卵。研究人员在实验室中让这些受精卵进行分裂,并用荧光蛋白标记其中一个胚胎母细胞,从而追踪每个细胞后代的发育情况。

经过四到五天的培养,这些胚胎开始形成不同的结构。分析显示,形成胎儿的结构中大部分细胞来自分裂速度较快的胚胎母细胞,而分裂速度较慢的细胞后代则主要转化为卵黄囊。

Brivanlou对这种不对称程度感到震惊,但认为这合乎逻辑,因为人类身体最终变得极其复杂。“我们越深入研究,就越能体会到生命是由连续的对称破缺组成的,”他说。


不对称发展的原因

目前尚不清楚是什么导致了这种不对称性。在小鼠中,精子进入卵子的地点会影响卵子的分裂方式,Zernicka-Goetz认为,其他因素如卵子中染色体的结构也可能影响这种平衡。


了解哪些细胞更有可能形成胎儿,可能使体外受精诊所能够更好地筛选胚胎,以找到最有可能成功怀孕的胚胎。“如果我们能了解这一时期的脆弱之处,一些流产是可以避免的,”她说。尽管很难预测这种早期不对称如何影响后期的人体,但这种影响可能是非常持久的。


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