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系列专题报道 | 胚胎发育
2020-04-06
虽然早在1914年人类胚胎发育的过程就已经被初步描绘出来,但胚胎发育一直以来是大家非常关注的发育阶段的“黑匣子”。哺乳动物胚胎发生过程中形态和功能的建立是一个极为复杂的过程,涉及多个调控水平。胚胎干细胞在胚胎着床后到发育的最初几天,随着胚胎的整体形态重组、胚胎干细胞对称性的打破和谱系规范的启动,身体计划的计划在此过程中奠定。但是想要在体内研究胚胎发育的早期过程并不容易,因为早期胚胎体积很小且不易获得,哺乳动物胚胎植入后在体内的研究更是极具有挑战性。

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1,Science类器官特刊(二) | 胚胎干细胞自组装:哺乳动物的早期胚胎发育
2019年6月7日,Science类器官专刊中发表了英国剑桥大学Magdalena Zernicka-Goetz、Marta N. Shahbazi和美国洛克菲勒大学Eric D. Siggia综述文章Self-organization of stem cells into embryos: A window on early mammalian development,总结了关于早期胚胎发育的研究进展、研究技术。 胚胎干细胞模型是允许在体外使用独立控制形状、力学和技术来研究胚胎和胚胎外组织共存的重要研究工具,能够对经典的胚胎发育过程进行解析。但由于体外建立的组织结构是没有办法完全重建胚胎发育过程中所有的复杂过程的,不过随着进一步的优化,调整实验中的物理和化学参数可能会大大扩展胚胎干细胞模型的发展潜力与应用前景。

2, NCB | 鉴定新母源性因子诱导小鼠胚胎干细胞向类二倍体胚胎细胞分化
新加坡A*STAR(Agency for Science, Technology and Research)的Wee-Wei Tee团队在Nature Cell Biology杂志上发表文章Maternal factor NELFA drives a 2C-like state in mouse embryonic stem cells,发现转录延伸抑制复合物组分之NELFA通过与Top2a互作介导Dux的表达和诱导小鼠胚胎干细胞向类二倍体细胞转化。该研究发现母源性因子NELFA 诱导小鼠胚胎干细胞向类二倍体细胞转化,以及伴随着细胞潜能转变的代谢水平变化。另外该研究证明通过小分子操纵代谢通路可以有效促进细胞潜能性改变,这为研究全能干性的分子机制和细胞潜能重编提供了新方法。

3, Nature | 傅剑平团队开发微流体类胚胎模型,助力揭开胚胎发育黑匣子
2019年9月11日,密西根大学傅剑平教授团队(第一作者为郑毅博士)在Nature杂志上在线发表了题为 Controlled modelling of human epiblast and amnion development using stem cells的研究论文。论文中报道了一种基于人类多功能干细胞(human pluripotent stem cells)的微流体体外培养系统。在此系统中,人类多功能干细胞可以非常近似的模拟人类胚胎着床早期的若干关键阶段的发育,并且具有高度的可控性及重复性。这个工作为揭示人类胚胎发育和繁殖的奥秘提供了革命性的新的实验手段。该微流体类胚胎模型还将会有助于合理设计用于疾病建模和细胞治疗的多功能干细胞分化方案,以及用于预防妊娠失败和出生缺陷的高通量药物活性和毒性的筛选。

4, Nature | 单细胞测序绘制首个人胚胎造血和免疫系统发育图谱
2019年10月10日,来自英国Newcastle University和Wellcome Sanger Institute等机构的科学家在Nature上以长文形式发表了题为Decoding human fetal liver haematopoiesis的研究,首次报道了由胎肝驱动的人胚胎造血和免疫系统发育过程的单细胞图谱。这项研究克服了人体胚胎组织在收集方面的困难,利用细分时间点的单细胞水平测序对子宫内人体造血和免疫系统发育的动态过程进行了精准刻画,揭示了造血干细胞分化为各类血细胞和免疫细胞及迁移至不同器官中进行功能特化的路径,为理解这一涉及众多功能主体和复杂互作交流的生物学过程提供了极大的助力,是发育生物学、免疫生物学和血液生物学领域中不可多得的宝贵资源。

5, Nature | piRNA研究风云再起——卫星序列来源的piRNA调控伊蚊胚胎发育
2020年4月1日,来自荷兰拉德堡德大学医学中心的Ronald P.van Rij教授团队在Nature上发表了题为A satellite repeat-derived piRNA controls embryonic development ofAedes的研究成果,报道了基因组中的卫星序列以反式调控的形式,通过产生piRNs来沉默相关基因的表达,调控伊蚊的胚胎发育。Ronald P.van Rij教授的工作实际上是第一次揭示了卫星序列的转录产物---piRNA,以反式调控的方式沉默序列特异的基因,这一发现有助于我们进一步揭开基因组中卫星序列的神秘面纱。

参考文献(按上述顺序)

1, Shahbazi MN, Siggia ED et al.  Self-organization of stem cells into embryos: A window on early mammalian development. Science. 2019 Jun 7;364(6444):948-951. doi: 10.1126/science.aax0164.
2, Hu, Z., Tan, D.E.K., Chia, G. et al. Maternal factor NELFA drives a 2C-like state in mouse embryonic stem cells. Nat Cell Biol 22, 175–186 (2020). https://doi.org/10.1038/s41556-019-0453-8
3, Zheng, Y., Xue, X., Shao, Y. et al. Controlled modelling of human epiblast and amnion development using stem cells. Nature 573, 421–425 (2019). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1535-2
4, Popescu, D., Botting, R.A., Stephenson, E. et al. Decoding human fetal liver haematopoiesis. Nature 574, 365–371 (2019). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1652-y
5, Halbach, R., Miesen, P., Joosten, J. et al. A satellite repeat-derived piRNA controls embryonic development of Aedes. Nature (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2159-2

 


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