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「医学顾事」Nature胚胎发育研究：重建人体发育时间


「医学顾事」Nature胚胎发育研究：重建人体发育时间
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京都大学（KyotoUniversity）的研究人员利用诱导多能干细胞（iPSC）重构了人体“分节时钟segmentationclock” ， 这是胚胎发育研究的重点 。
这一成果公布在4月1日的Nature杂志上 。
从受精卵的第一个部分开始 ， 一个复杂的蛋白质和基因网络相互作用 ， 构建形成了我们器官的细胞模式 。 就像钟摆一样 ， 每个摆动和脉冲都需要仔细对齐 ， 保持形成生命的节奏 。
【「医学顾事」Nature胚胎发育研究：重建人体发育时间】但是 ， 人类早期发育还有许多未解之谜 ， 一个关键原因是缺乏能够复制这些复杂生物过程的实验模型 。
京都大学研究小组负责人CantasAlev解释说：“例如 ， 在人类受精后约20天 ， 即发生了所谓的‘体节发生（Somitogenesis）’的过程 。 这是胚胎发育出‘somites’的明显节段 ， 确定身体的基本分段模式的时候 。 ”“Somites最终有助于椎骨和肋骨的形成 。 ”
体节的出现是由“分节时钟”决定的 ， 这个时钟也就是控制和指导somites的遗传振荡器 。 尽管科学家们已经在小鼠 ， 鸡和斑马鱼中研究了分节时钟基因及其在发育中的作用 ， 但对人体中它的作用依然一无所知 。
解决这个问题的一种方法就是使用干细胞重建时钟 。 在Nature杂志上发表的论文中 ， 京都大学的研究团队利用人体iPS细胞形成“前体中胚层” ， 即Somites的前体细胞 。
“我们从模仿早期发育过程中活跃的信号通路开始 。 运用在胚胎学中的知识 ， 成功地产生了前体中胚层（PSM）及其后代的培养物 ， ”Alev说道 ， “研究有节奏的模式表达的基因不仅表明它们振荡了五个小时 ， 而且还揭示了我们寻找的分节时钟的新遗传成分 。 ”
除了简单的基因振荡 ， 研究小组还复制了分节时钟的第二个标志 ， 即表达“波” 。 然后 ， 他们使用基因编辑技术评估了与脊柱变形有关的关键基因的功能 。
不出所料 ， 这些基因的突变极大地改变了分节时钟的各个方面 ， 包括同步和振荡 。 之后研究人员进一步从患有上述遗传缺陷的患者体内获得了iPS细胞 ， 确定了所涉及的突变 ， 并进行了纠正 。
这项研究表明 ， iPS细胞可以用于阐述人类胚胎发育和其他复杂生物过程的各个方面 。
“像许多发育生物学家一样 ， 我着迷于胚胎和胚胎发育 。 人体通过非常简单的初始结构形成复杂的器官和组织 ， 这令人震惊 。 我希望重建和分析胚胎发育的许多其他方面 ， 扩大我们的研究范围 。 ”
参考文献
RecapitulatingtheHumanSegmentationClockwithPluripotentStemCells


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