上海科学家画出3D版早期胚胎细胞的“成长路线图”，或将改写细胞“家谱”

一生二、二生三、三生万物。

一颗受精卵神奇的裂变过程构成了人体内50万亿个细胞，并最终续写出宏大的生命故事。

这个胚胎是如何“世代繁衍”的，它的“子子孙孙”又到了身体的哪个角落、参与了哪些生命活动？为了更清晰地回答这些问题，早在八九年前，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生化与细胞所）景乃禾研究组与多位科学家合作，开始了艰难的探索。

如今，他们的长期努力终于有了初步结果！利用全新技术方法，研究人员们为小鼠早期胚胎发育过程中绘制了高精度的细胞“繁衍”三维立体时空图。这一成果或改写细胞“家谱”，为干细胞的产生来源提供新的思路，推动干细胞治疗和相关药物筛选工作的发展。今天凌晨，该研究发表于国际权威学术期刊《自然》。

据悉，在早期胚胎发育阶段，受精卵先发育成囊胚，再由囊胚形成外、中、内三个胚层。早在80年代末至90年代期间，国际上就有科学家们就通过荧光标记的方法摸到了胚胎繁衍的些许路线图——囊胚外胚层最终发育成机体的神经、皮肤等组织，中胚层发育成心脏、血液、肌肉和骨骼等组织，内胚层则发育成肺、肝、胰腺和肠等内脏器官。外、中、内三胚层的形成过程直接影响胎儿能否顺利从母体诞生。

而这其中，细胞如何“繁衍”，如何“分化”，又如何决定自己的命运走向并不清楚，构成生命之树的每一个细胞从胚胎时期开始的成长脉络仍有待揭示。

早在2011年，景乃禾研究团队就把这道难题作为自己的科研目标。近十年来，他们建立了一种全新技术方法，分别选取了小鼠早期胚胎中不同空间位置和不同发育时间的细胞进行转录组学分析，成功绘制了一张同时包含时间、空间信息的高精度细胞“成长轨迹”三维立体图。科学家们可以通过这张“百科全书式”的“成长轨迹”图追溯不同胚层细胞的“祖先”。

在一系列“追根溯源”后他们发现，原本被认为全部由上胚层发育而来的内胚层细胞，有一部分极有可能“越过”上胚层直接来自于原始内胚层，而一些特定的原本被认为沿不同分化路径而来的中胚层和外胚层细胞，则可能有着共同的“前身”细胞，这些发现颠覆了人们对传统“细胞家谱”的认知。

不仅如此，科学家们还意识到，这些发现或将对干细胞治疗等有新的推动。“近年来，干细胞研究在生物医药领域大放异彩，不过，科学家们多‘遵循’细胞的‘成长’路径从多能干细胞中分化得到该细胞的‘前身’细胞，用于再生医学与疾病相关的研究。我们的这一发现将有助于人们完善肝脏、胰腺、脊髓等器官中细胞的分化体系，为未来人们分化得到这些器官中干细胞提供了新的可能途径。”景乃禾表示，这些新发现的细胞分化路径甚至可能比基于“传统细胞家谱”的路径更加高效快捷。

国际同行们则认为，该成果是从独特的角度阐释了胚层形成的基因调控网络，及哺乳动物胚胎命运特化过程，对领域内外都极其重要。

下一步，景乃禾研究组仍将“追根溯源”，进一步验证胚胎细胞的“繁衍”路径。

作者：金婉霞 许琦敏

编辑：金婉霞
责任编辑：顾军

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