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揭開胚胎原腸運動神秘面紗

2019-11-06 03:21:20 來源:健康報

  □記者 王倩


  早期胚胎發育關乎生命本源,而原腸運動則是確保胚胎正常發育的關鍵事件,二者異常往往導致妊娠失敗和出生后發生器官缺陷等重大疾病。11月2日,中國科學院干細胞與再生醫學創新研究院就我國科學家關于體外重現非人靈長類動物胚胎原腸發生的研究工作召開新聞發布會。該研究首次證明,靈長類動物胚胎可以在沒有母體支撐的情況下體外發育至原腸運動,為深入認識胚胎發育機制以及臨床防范出生缺陷、治療不孕不育等提供了重要依據。相關論文近日在線發表于國際期刊《科學》雜志上。

  “一生中最重要的時刻”

  英國著名發育生物學家路易斯·沃伯特曾說,“人一生中重要的時刻不是出生、結婚和死亡,而是原腸運動”。那么,這個對大眾而言有幾分陌生的原腸運動究竟是什么?

  專家介紹,胚胎發育起始于精卵結合,受精卵在輸卵管中經一系列卵裂和分化形成囊胚,隨后遷移至子宮進行著床。著床前后,胚胎中部分細胞開始移動、重排和分化,形成內、中、外3個胚層,即原腸胚。而從囊胚發育到原腸胚的過程,就是原腸運動。

  “我們身體中所有器官和系統均來源于這3個胚層。原腸胚為胚胎體軸建立和器官發育奠定了基礎,對機體正常功能的發揮至關重要。”國家重大科學研究計劃首席科學家、南京醫科大學生殖醫學國家重點實驗室沙家豪教授表示,原腸運動是胚胎發育最為重要的環節,是包括人類在內的靈長類動物發育過程中的里程碑事件,具有極高研究價值。

  然而,受限于倫理和研究技術等,此前國內外學者對于靈長類動物胚胎原腸運動的研究非常有限,靈長類著床后胚胎發育對母體的依賴程度仍不清楚。專家表示,發育生物學家曾先后對結構簡單的低等無脊椎動物、高等脊椎動物、嚙齒類哺乳動物等進行研究,試圖揭示原腸運動的發育機制。但因上述模式動物與人類存在很大差異,很難將相關研究結果直接推演到人類等靈長類動物。據了解,日本學者曾于2016年對食蟹猴從第6~17天的胚胎發育過程進行研究,但因涉及的植入后胚胎由母體子宮獲得,取材和研究都較為困難。

  科學家首度揭秘

  日前,中國科學院動物研究所和中國科學院干細胞與再生醫學創新研究院王紅梅課題組、李磊課題組與中國科學院昆明動物研究所鄭萍課題組共同完成的“關于體外重現非人靈長類動物胚胎原腸發生的研究工作”實現重大突破,在國際上首次揭開了靈長類動物胚胎原腸運動的神秘面紗,引發廣泛關注。

  “食蟹猴無論是遺傳基因、生理結構,還是大腦認知等方面,都與人類較為接近,因此被作為研究對象。”該研究論文的通訊作者之一、中國科學院動物研究所研究員王紅梅介紹,借助團隊深耕多年建立的非人靈長類動物胚胎體外培養系統,這項研究將與人類遺傳和進化較為接近的食蟹猴作為模式動物,體外培養食蟹猴囊胚至原腸運動出現,并進一步發育至受精后20天。該研究從形態學、標記分子染色和單細胞轉錄組等多個角度提供了充分證據,首次證明靈長類動物胚胎可以在沒有母體支撐的情況下體外發育至原腸運動,并重現了靈長類動物早期胚胎發育的幾個關鍵事件。

  王紅梅介紹,該研究對探索靈長類動物早期胚胎發育和原腸運動開辟了嶄新研究平臺,為人類早期胚胎發育異常等重大疾病的臨床藥物研發和再生醫學的發展提供了潛在的新工具,為人類深入認識胚胎發育機制和體外孕育生命(非人)探索提供了重要依據。

  中國工程院院士、北京大學第三醫院院長喬杰教授表示,猴類被認為是研究人類生理學和病理學的可靠動物模型,這項成果為研究靈長類動物的植入后胚胎發育過程提供了平臺,將大大提高對靈長類和人類早期胚胎發育的認識及相關疾病的了解,特別是為不良妊娠及胎兒畸形病因的探討奠定了良好基礎。

  需加強倫理規范

  在此次成果發布會上,中國科學院干細胞與再生醫學創新研究院將倫理監管作為重點匯報內容之一。“從事生命科學相關研究工作的科研人員,不可回避且首先需要考量的便是相關倫理、法律問題。我們鼓勵創新,但我們強調負責任的創新。”中國科學院院士、中國科學院動物研究所所長周琪說。

  中國科學院干細胞與再生醫學創新研究院知識產權管理辦公室主任彭耀進介紹,為落實“負責任的創新”要求,研究院建立了一套立體、全方位的倫理規范制度,從倫理審查和監督、科研人員倫理意識的培養、對倫理問題的前瞻性預判和研判、倫理問題治理的國際協作等方面,保證科研創新的“負責任”。

  “做科研首先要有自己的科學布局,有政策、倫理、法規的保障,有科學家的情懷和自律。在此基礎上,我們才能不斷突破對生命原理和規律的認知,研發干細胞、基因治療等新一代創新技術和產品,建立防治重大疾病的新策略。”周琪說。

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