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科学家揭示胚胎发育新机制

来源:科学时报
摘要:每本有关胚胎学的教科书上都清楚地写着,一个早期的小鼠胚胎由两个胚胎层构成:外胚叶(外胚层)和内脏内胚层,并且由后者包裹着前者。在形成原胚肠的过程中,外胚叶产生了另外两个细胞层——内胚叶和中胚叶,并最终形成了完整的胚胎。与之形成对照的是,内脏内胚层仅仅参与了胚胎外组织的形成,例如卵黄囊。然而美国科学......

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每本有关胚胎学的教科书上都清楚地写着,一个早期的小鼠胚胎由两个胚胎层构成:外胚叶(外胚层)和内脏内胚层,并且由后者包裹着前者。在形成原胚肠的过程中,外胚叶产生了另外两个细胞层——内胚叶和中胚叶,并最终形成了完整的胚胎。与之形成对照的是,内脏内胚层仅仅参与了胚胎外组织的形成,例如卵黄囊。然而美国科学家最新的研究工作却推翻了这条“真理”——科学家发现,一些内脏内胚层细胞参与了胚胎的发育。

  

之前的研究表明,胚胎内胚层细胞能够到达胚胎的外表面,并使内脏内胚层细胞连续成片地转移到胚胎的外围。为了更细致地研究这一转移过程,美国纽约市Sloan-Kettering研究所的Kat  Hadjantonakis和同事利用遗传学手段对这些内脏内胚层细胞进行了标记——通过受α-胎蛋白(一种内脏内胚层标记物)控制的绿色荧光蛋白(GFP)的表达,并且在活晶胚中对其进行定时显微录像研究。

  

对图像数据的三维重建显示,位于胚胎后部以及末梢的对GFP呈正感应性的内脏内胚层细胞并没有转移到胚胎外的区域,它们依然与外胚叶连接在一起。而单纯对GFP呈负感应性的内胚层细胞则插入到对GFP呈正感应性的细胞中间,从而导致了后者在这一区域呈现的离散模式。这些结果得到了两个额外的遗传标记方法的证实,它们表明,覆盖外胚叶的呈离散状态的细胞群并非源自外胚叶,而是来自于内脏内胚层。

  

研究人员发现,在经历分化且对GFP呈正感应性的邻近细胞界面上的紧密连接和黏着连接被重新改造,从而促进了细胞的离散过程——他们利用特殊的标记物观察了这一过程。除此之外,尽管与源自外胚叶的细胞相比速度较慢,但离散的内脏内胚层细胞群一直在持续增生扩散。但是这些细胞群在随后的发育过程中又发生了什么呢?

  

研究人员在后来的阶段对晶胚进行了成像研究——大约在8.75个胚胎日龄,结果显示,源自内脏内胚层的细胞合并进入了肠管的柱形上皮细胞,而这通常被认为是仅有外胚叶细胞能够参与的过程。研究人员在最近出版的《发育细胞》杂志上报告了这一研究成果。

  

就像Hadjantonakis指出的那样,提到这些源自内脏内胚层的细胞,“在体内平衡和疾病状态下时,搞清楚它们的确切位置,以及是否与源自外胚叶的内胚叶细胞具有分子学和功能差异,都是至关重要的”。无论如何,现在人们已经可以开始更新他们的教科书了。
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