最新研究揭示哺乳動物胚胎早期器官發(fā)育“密碼”
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新華社南京6月18日電（記者柯高陽）先天性心臟病是新生兒最常見的出生缺陷類型。我國科學(xué)家最新研究發(fā)現(xiàn)，哺乳動物胚胎發(fā)育早期存在一個器官原基決定區(qū)，為先天性心臟病等出生缺陷防治與再生醫(yī)學(xué)研究提供了關(guān)鍵理論基礎(chǔ)。6月18日，國際學(xué)術(shù)期刊《細胞》在線發(fā)表了這一研究成果。
哺乳動物早期胚胎的細胞團決定著心臟、肺、肝臟等器官的形成，其發(fā)育機制是生命科學(xué)領(lǐng)域的重點研究方向。為探究器官發(fā)育異常的深層原因，國家重點研發(fā)計劃項目首席科學(xué)家、東南大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授林承棋帶領(lǐng)研究團隊對小鼠胚胎進行單細胞空間組學(xué)分析，以捕捉器官形成的動態(tài)過程。
“空間組學(xué)分析好比是給每個細胞裝上GPS定位，記錄下空間位置信息和基因表達的特征。”林承棋介紹，這項研究前后歷時6年，建構(gòu)了多個覆蓋小鼠原腸運動后期至心臟等器官原基形成期的單細胞精度三維數(shù)字胚胎，累計解析超十萬個細胞的基因表達信息。
東南大學(xué)研究團隊建構(gòu)的小鼠三維數(shù)字胚胎。（受訪者供圖）
研究發(fā)現(xiàn)，小鼠胚胎發(fā)育到7.75天時，胚內(nèi)-胚外交界處出現(xiàn)一個獨特的信號“洼地”——器官原基決定區(qū)（PDZ）。此時該區(qū)域緊鄰的胚內(nèi)、胚外部分分別呈高濃度的信號抑制分子和激活性配體分子，但區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)低信號活性“洼地”，表達多種受體信號基因，由此形成易于接收多胚層信號調(diào)控輸入、驅(qū)動心臟與前腸等器官原基協(xié)同發(fā)育的微環(huán)境。微環(huán)境信號被轉(zhuǎn)化為基因選擇性表達指令后，驅(qū)動心臟等器官原基形成。
“PDZ區(qū)域的發(fā)現(xiàn)證實了在胚胎器官發(fā)育的關(guān)鍵窗口期，遺傳因素或環(huán)境因素對PDZ微環(huán)境的干擾可能導(dǎo)致器官原基形成異常。”發(fā)育與疾病相關(guān)基因教育部重點實驗室教授羅卓娟指出，這項研究首次在單細胞精度揭示了器官原基形成的時空動態(tài)，為先天性心臟病等出生缺陷及相關(guān)疾病防治提供了更精準(zhǔn)的科學(xué)依據(jù)，同時也為學(xué)界理解器官再生、腫瘤發(fā)生等重大科學(xué)問題提供了全新方法論。
來源：新華網(wǎng)
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