人類早期胚胎發(fā)育與器官誕生的神秘“黑箱”，被我國科學家成功解鎖！近日，中國科學院動物研究所于樂謙團隊與合作者成功構建出世界首個人類胚盤樣原腸模型，在體外精準重現(xiàn)了胚胎發(fā)育中最為關鍵的原腸運動，并觀察到神經管、原始心腔等多種器官前體細胞的自發(fā)形成，為解開人類生命初期謎題、打開器官再生的大門提供了全新平臺。相關研究成果24日發(fā)表于《細胞》雜志。

人類胚胎要真正長出有頭有尾、五臟六腑俱全的身體結構，必須經歷一次被稱為“戰(zhàn)略總部署”的關鍵階段——原腸運動。在受精后第14天左右，胚盤尾端會出現(xiàn)一條名叫“原條”的狹縫。上胚層細胞從這里開始大規(guī)模“集體搬家”，有條不紊地分化成內、中、外3個胚層，日后所有器官和組織都由此衍生而來。然而，原腸運動究竟如何啟動、如何精準調控，一直是發(fā)育生物學中最古老的謎題之一，也被視為人類胚胎發(fā)育的“黑箱”。

此次，于樂謙團隊在前期3D人類數(shù)字胚胎等研究基礎上，運用胚胎工程學策略，成功模擬出人類早期胚盤的物理和生化狀態(tài)。他們培養(yǎng)出的胚盤樣原腸模型是一個扁平的圓盤狀結構，而后中央逐漸凹陷，形成類似天然原條的溝槽。顯微鏡下，該區(qū)域的細胞連接變弱，開始有序遷移，并準確表達了人類原腸運動的特征性標志物，清晰復刻了細胞命運大轉變的關鍵瞬間。

更令人振奮的是，研究人員將這些類胚盤結構進一步懸浮培養(yǎng)時，超過80%能夠繼續(xù)發(fā)育，自發(fā)伸長、變厚，形成更立體的胚胎樣結構。單細胞轉錄組分析顯示，這些結構內的主要細胞類型，與受精后約21天的人類真實胚胎高度相似。它們內部出現(xiàn)了神經管，這是腦和脊髓的最早期雛形；形成了原始腸管，從中可以找到未來肺、肝、胰等器官的前體細胞。不僅如此，原始心腔區(qū)域還表現(xiàn)出自主、有規(guī)律的節(jié)律性搏動，這正是生命最早期的心跳。

據悉，研究人員未來將動態(tài)追蹤器官發(fā)生全程，從而實現(xiàn)人類功能器官種子細胞的大規(guī)模與模塊化體外制備，進而推動人類器官制造與再生醫(yī)學發(fā)展。

編輯：金文婕

審核：燕青

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