確定人類胚胎從頭到尾軸發(fā)育的觸發(fā)器
受精9天后實驗室中的人類胚胎。下胚層（主胚胎外的一組細胞）向胚胎發(fā)送信息，啟動頭對尾體軸的發(fā)育。使用免疫熒光分析，下胚層顯示為綠色——這些細胞不對稱分布。在胚胎中心可見一個空腔，其標志是 podocalyxin (紅色) 的分泌和 F-肌動蛋白 (白色) 的積累。細胞核染成藍色。
妊娠的第二周代表胚胎發(fā)育或胚胎發(fā)生的關(guān)鍵階段。在此期間發(fā)育失敗是早期妊娠丟失的主要原因之一。
利用英國體外受精診所自愿捐贈的剩余人類胚胎，科學(xué)家們在實驗室中廣泛研究了胚胎植入前的時期，即受精后第 7 天發(fā)育中的胚胎將植入母親子宮之前的時期。然而，對于植入后人類胚胎的發(fā)育知之甚少，因為胚胎變得無法進行研究。
2016 年，現(xiàn)任加州理工學(xué)院 Bren 生物學(xué)和生物工程教授的 Magdalena Zernicka-Goetz 和她在劍橋大學(xué)的團隊開發(fā)了一種技術(shù)，可以在植入后在母親體外培養(yǎng)人類胚胎。這使得人類胚胎第一次能夠被研究到發(fā)育的第 14 天。
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在一項新的研究中，Zernicka-Goetz 實驗室的研究人員檢查了胚胎發(fā)生早期在分子水平上發(fā)生的情況。他們的發(fā)現(xiàn)提供了第一個證據(jù)，即位于胚胎外部的一組稱為下胚層的圓盤狀細胞向胚胎發(fā)送信息，啟動頭尾體軸的形成，這使之前對稱的胚胎有兩個不同的末端，一個頭和一個“尾”。研究結(jié)果表明，盡管不同物種胚胎細胞的定位和組織存在顯著差異，但人類胚胎中參與體軸形成的分子信號與其他哺乳動物相似。
結(jié)果在發(fā)表在《自然通訊》雜志上的一篇論文中進行了描述。
Zernicka-Goetz 說：“我們已經(jīng)揭示了發(fā)育中的胚胎在植入子宮后的基因表達模式，這反映了隨著胚胎在這些早期階段的發(fā)育，不同細胞類型之間正在進行的多重對話。” “我們正在尋找允許頭部在胚胎中開始發(fā)育的基因?qū)υ?，并發(fā)現(xiàn)這些對話是由下胚層中的細胞引發(fā)的，這通常不會有助于構(gòu)建身體本身。他們將信息發(fā)送給相鄰的胚胎細胞，這些細胞會回應(yīng)說'好的，現(xiàn)在我們將自己放在一邊發(fā)育成頭端。'”
該研究通過對單個細胞產(chǎn)生的數(shù)千個信使RNA (mRNA) 分子中的代碼進行測序，確定了發(fā)育中胚胎中的這些基因?qū)υ?。mRNA分子被細胞機器翻譯成執(zhí)行重要功能并賦予細胞結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。這使研究人員能夠在胚胎植入子宮后捕捉發(fā)育中胚胎的進化分子譜的變化，并揭示胚胎細胞在發(fā)育成不同細胞時逐漸喪失多能性（產(chǎn)生任何類型細胞的能力）最終產(chǎn)生人體所有器官的類型。
“我們的目標一直是在培養(yǎng)皿中深入了解人類早期胚胎的發(fā)育，以了解我們的生活是如何開始的。通過將我們培養(yǎng)人類胚胎的新技術(shù)與先進的測序方法相結(jié)合，我們深入研究了在人類發(fā)育這個令人難以置信的階段發(fā)生的關(guān)鍵變化，當胚胎被重塑以在如此多的妊娠失敗時做出關(guān)鍵決定時，”澤尼卡-格茨說。
這種稱為成人 T 細胞白血病/淋巴瘤 (ATL) 的罕見癌癥在大約 5% 的感染 HTLV-1 病毒的人中發(fā)展，但僅在最初感染后幾十年。HTLV-1 特異性感染 T 細胞并將其轉(zhuǎn)化為白血病細胞，但時間滯后使得確定這種轉(zhuǎn)化如何發(fā)生變得極其困難。