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    【中國科學報等】中外科學家建立食蟹猴胚胎3D長時程體外培養模型 揭示靈長類早期神經胚發育特征

      中國科學院動物研究所/北京干細胞與再生醫學研究院研究人員和美國賓夕法尼亞大學的研究人員,建立了一個可支持食蟹猴胚胎體外發育至受精后25天的3D長時程培養體系(pIVC),并基于該體系探究了靈長類胚胎中晚期原腸運動和早期神經發育過程中的核心事件和譜系特征。相關研究5月11日以封面文章形式在線發表于《細胞》。

      出生缺陷是嬰兒死亡的首位原因,與早期胚胎發育異常密切相關。胚胎體外培養技術是可視化研究胚胎發育過程的有力工具??茖W家一直致力于搭建非人靈長類胚胎體外培養體系。1995年,澳大利亞科學家將絨猴的囊胚體外培養至胚胎期11天;2019年,王紅梅團隊及國內外同行將食蟹猴胚胎體外培養至胚胎期20天。但要探究靈長類胚胎中晚期原腸運動和早期神經胚發育,還需要進一步延長食蟹猴胚胎的體外發育歷程。

      在該研究中,研究人員首先比較了2D與3D培養體系,發現2D和3D培養體系都能支持胚胎發育到第20天。在2D體系下,胚胎由于胚外組織發育旺盛而迅速增大,但內部的胚體發育并不好;而在3D體系下,胚胎的胚外組織生長受限,但胚體結構顯著發育。為了保證胚體發育,研究人員繼續優化3D體系,并建立了pIVC,該體系能支持33.7%的食蟹猴胚胎發育到胚胎期25天。

      進一步研究表明,與相同發育階段的體內正常胚胎相比,pIVC胚胎的分子表達特征與正常胚胎相似,表明pIVC胚胎可重現原腸運動中晚期階段中胚層和內胚層的發育。

      最后研究者對9個pIVC胚胎單細胞的轉錄組、DNA甲基化和染色質可及性進行測序和分析。結果表明,與該團隊2022年在《自然》報道的相同發育階段的食蟹猴胚胎單細胞轉錄組數據庫相比,pIVC胚胎可重現體內正常胚胎的轉錄組特征,并且各種細胞類型的基因均發生了甲基化,胚胎組織的DNA甲基化水平高于胚外組織,與已報道的小鼠和人類胚胎特征相似。

      該研究進一步填補了靈長類胚胎中晚期原腸運動至早期器官發育階段的領域空白,為靈長類胚胎體外培養和基于干細胞構建的“類胚胎”體外培養提供了參考體系,為深入了解人類早期胚胎發育機制、開展早期胚胎發育異常相關疾病的病理研究提供了技術平臺。

      相關論文信息:

      https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.04.019

    (來源:中國科學報 2023-05-16 第1版 要聞 、光明日報 2023年05月15日 08版、中國青年報客戶端 2023-05-13、中國新聞網 2023年05月11日、科技日報、央視新聞頻道、北京網絡廣播電視臺、中國日報、新華社、健康報、經濟日報)

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