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探尋細(xì)胞“家族”的“族譜”,追溯它們在胚胎發(fā)育早期的“祖先”,對于人們了解生命起源,“追蹤”疾病至關(guān)重要。中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心(生化與細(xì)胞所)景乃禾研究組與多位科學(xué)家合作,成功繪制小鼠早期胚胎發(fā)育過程中高精度的細(xì)胞“繁衍”三維立體時空圖,為細(xì)胞家族“尋根”。該研究近日發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》。這一成果或?qū)⒏膶懠?xì)胞“家譜”,為干細(xì)胞的產(chǎn)生來源提供新的思路,推動干細(xì)胞治療和相關(guān)藥物篩選工作的開展。
生命作為自然最美的杰作,其誕生過程令人著迷。在早期胚胎發(fā)育階段,受精卵先發(fā)育成囊胚,再由囊胚形成外、中、內(nèi)三個胚層。外胚層最終發(fā)育成機(jī)體的神經(jīng)、皮膚等組織,中胚層發(fā)育成心臟、血液、肌肉和骨骼等組織,內(nèi)胚層則發(fā)育成肺、肝、胰腺和腸等內(nèi)臟器官。外、中、內(nèi)三胚層的形成過程直接影響胎兒能否順利從母體誕生。而這其中,細(xì)胞如何“繁衍”,如何“分化”,又如何決定自己的命運走向并不清楚,構(gòu)成生命之樹的每一個細(xì)胞從胚胎時期開始的成長脈絡(luò)仍有待揭示。
記者了解到,景乃禾研究團(tuán)隊建立一種全新技術(shù)方法,他們分別選取小鼠早期胚胎中不同空間位置和不同發(fā)育時間的細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析,成功繪制了一張同時包含時間、空間信息的高精度細(xì)胞“成長軌跡”三維立體圖。科學(xué)家們可以通過這張“百科全書式”的“成長軌跡”圖追溯不同胚層細(xì)胞的“祖先”。
在一系列“追根溯源”后他們發(fā)現(xiàn),原本被認(rèn)為全部由上胚層發(fā)育而來的內(nèi)胚層細(xì)胞,有一部分極有可能“越過”上胚層直接來自于原始內(nèi)胚層,而一些特定的原本被認(rèn)為沿不同分化路徑而來的中胚層和外胚層細(xì)胞,則可能有著共同的“前身”細(xì)胞,這些發(fā)現(xiàn)顛覆了人們對傳統(tǒng)“細(xì)胞家譜”的認(rèn)知。
近年來在生物醫(yī)藥領(lǐng)域大放異彩的干細(xì)胞研究中,科學(xué)家們多“遵循”細(xì)胞的“成長”路徑從多能干細(xì)胞中分化得到該細(xì)胞的“前身”細(xì)胞,用于再生醫(yī)學(xué)與疾病相關(guān)的研究。景乃禾研究團(tuán)隊這一或?qū)⒏膶懠?xì)胞“族譜”的發(fā)現(xiàn),有助于人們完善肝臟、胰腺、脊髓等器官中細(xì)胞的分化體系,為未來分化得到這些器官中干細(xì)胞提供了新的可能途徑,這些新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞分化路徑甚至可能比基于“傳統(tǒng)細(xì)胞家譜”的路徑更加高效快捷。多位學(xué)者評價,該成果是對經(jīng)典發(fā)育生物學(xué)層級譜系理論的重大修正和補充,將極大推動早期胚胎發(fā)育和干細(xì)胞再生醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。(光明日報 記者顏維琦)
