"人鸡胚胎"破生命奥秘 百年来首证"组织者"存于人体

发布:健康养生 时间:2018-05-29 11:41

来源:DeepTech深科技

不同种类的细胞是如何形成的?为什么人类胚胎中的一个干细胞会最终变成神经元而不是肌肉细胞?为什么有的干细胞会发育成软骨组织而不是心脏组织?

一直以来,这些问题就像有关生命的“终极之问”一样考验着每一个人。

图丨德国胚胎学家 Hans Spemann

在 1924 年的蝾螈胚胎实验中,Spemann 和 Mangold 发现了一组独特的细胞群。当将其移植到另一种蝾螈胚胎时,它会诱导附近的细胞形成脑和脊髓的雏形——这个新的胚胎长成了一对连体蝾螈双胞胎。

这项研究被认为是发育生物学中最重要的研究之一,1935 年 Hans Spemann 也因“胚胎诱导”理念为发育生物学做出的贡献获得了诺贝尔生理学或医学奖。

Brivanlou 对此评价道,“这项研究解答了 ‘脑和其他器官的发育信息是从哪里来的?’这个胚胎发育学问题”。

图丨人类胚胎干细胞被诱导进入胚胎样结构

过往的研究表明,三种不同的信号传导途径直接促进了小鼠和青蛙等动物的早期胚胎发育。通过激活人工胚胎中的这些通路,Brivanlou 和他的同事们发现,同样的分子信号也可以促进人类细胞的发育。更进一步来讲,如果按照正确的顺序给出这些信号,人工胚胎甚至会逐渐发育出自己的组织者。

但是,需要注意的是,这一切还只是在实验室中的操作,毕竟细胞在培养皿中的变化和在真正的胚胎里的变化之间还是有区别的。

于是,为了验证他们最初的实验发现,研究人员将人工胚胎移植到活鸡胚胎上,以进行更贴合人体研究。当然,他们事先用荧光标记标记了人类细胞,使研究人员能够在显微镜下更精确地对人类细胞进行追踪。

接下来发生的事情让他们大吃一惊。

各司其职

跨物种细胞移植绝不是一件容易的事,研究团队以前曾经尝试过让人造人类胚胎与小鼠胚胎相融合,但事实证明这极为困难,还从未有人成功将人类胚胎细胞移植到早期禽类胚胎中。

当人类胚胎细胞被移植到禽类宿主体内后,人类细胞便开始诱导脊柱与神经系统的基础性发育,很明显,这一行为标志着真正意义上的人类“组织者”形成。

“令我惊异的是,移植细胞不仅存活了下来,还进一步形成了完美的组织结构。”

Brivanlou 表示。

而那些被移植到鸡细胞中并最终发育为神经组织的人类细胞,也证明了细胞交流的存在。细胞通过相互之间传递信号来影响彼此的“命运”,这也是过去一直不为我们所知的。

“当你把组织者移植到鸡胚胎中,有一套‘语言’会用来引导禽类细胞发育为脑和神经系统,而这套‘语言’也同样适用于两栖生物和鱼类。”

Brivanlou 表示。

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