围着床期胚胎发育“黑匣子”打开

2019-08-23 14:31:03    健康报网

通过应用体外模拟人类胚胎着床培养体系,并与高精度单细胞多组学测序技术相结合,我国专家首次阐述了人类胚胎着床过程(受精后第5天~第14天)基因表达调控网络和DNA甲基化动态变化规律,解析了围着床期胚胎发育的分子调控机制。这一最新研究成果由北京大学第三医院乔杰课题组和汤富酬课题组合作取得。8月22日,相关研究论文在《自然》杂志在线发表。

人类胚胎发育起始于精卵结合,受精卵通过多次卵裂,发育为由内细胞团和滋养层细胞组成的囊胚。人类囊胚着床一般发生在受精后的第5天~第7天,胚胎与子宫内膜黏附并逐渐侵入,才能继续发育形成胎儿。自然妊娠情况下,20%以上的概率会发生停育或流产。辅助生殖技术的成功率为40%左右,即使经过胚胎植入前遗传学检测,选择染色体正常的胚胎进行移植,仍然会有一半左右的胚胎着床失败或早期流产。发生上述问题最重要的原因,就是早期胚胎的发育异常。而既往对着床过程的研究通常使用小鼠等模式生物进行。根据国际公认的“14天原则”,对人类胚胎的研究允许到受精后14天。但由于技术的限制,很难获得早期着床后(受精7天~14天)的人类胚胎,人类围着床期胚胎发育的过程仍然是一个“黑匣子”。

该研究借助人类胚胎体外长时培养技术,模拟了人类胚胎的着床和早期着床后发育过程,系统解析了这一关键阶段调控胚胎细胞谱系分化的基因表达和表观遗传特征。

研究发现,人类胚胎在囊胚后期逐渐具备体外自我重构与着床的能力。围着床期胚胎包括3类主要细胞谱系,即上胚层、原始内胚层和滋养外胚层,各个谱系均逐渐呈现出各自独特的基因表达特征,如上胚层呈现出明确的多能性转变,原始内胚层逐渐表达卵黄囊发育相关基因,而与着床相关的滋养外胚层细胞则特化成为合体滋养层和细胞滋养层两类亚群,前者逐渐表达与妊娠建立相关基因(如CGB家族基因)。研究还发现了新的合体滋养层细胞标志基因,如TCL6和TBX3。新的谱系标记基因有助于早期胚胎中的谱系鉴定,推动干/祖细胞衍生研究。

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