新的三維模型揭示了早期開發(fā)的關(guān)鍵方面

從生物學(xué)的角度來(lái)看，生命的最早階段是最神秘的。發(fā)育中的人類胚胎經(jīng)歷了一系列快速變化，這些變化很難研究，因?yàn)樗鼈儼l(fā)生在子宮范圍內(nèi)。

然而，在新技術(shù)的幫助下，我們很快就能填補(bǔ)我們對(duì)早孕和發(fā)育理解上的重要空白。洛克菲勒的科學(xué)家最近利用干細(xì)胞創(chuàng)建了早期胚胎組織的3D模型，使其能夠在時(shí)間和空間上模擬發(fā)育過(guò)程。研究人員希望這一工具最近在《自然細(xì)胞生物學(xué)》的一篇報(bào)道中得到證實(shí)，能夠進(jìn)一步闡明引導(dǎo)胚胎生長(zhǎng)的過(guò)程，最終推動(dòng)促進(jìn)健康妊娠的創(chuàng)新。

發(fā)展的層面

利用干細(xì)胞模擬早期胚胎發(fā)育的概念最早是在阿里布里萬(wàn)盧(Ali H. Brivanlou)、羅伯特教授(Robert)和哈麗特海勒布倫(Harriet Heilbrunn)以及埃里克西吉亞(Eric D. Siggia)、維奧拉沃德布林寧(Viola Ward Brinning)和埃爾伯特卡爾霍恩布林寧(Elbert Calhoun Brinning)教授的實(shí)驗(yàn)室他們發(fā)表了他們的初步研究。盡管此后取得了幾項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)，但Brivanlou和Siggia知道，他的系統(tǒng)在某些方面存在局限性：傳統(tǒng)的干細(xì)胞模型是二維的，不具備胚胎的實(shí)際形狀，因此禁止研究人員提出與其結(jié)構(gòu)相關(guān)的關(guān)鍵問(wèn)題。

例如，科學(xué)家對(duì)胚胎附著在子宮上的過(guò)程非常感興趣——這是成功懷孕的關(guān)鍵第一步。根據(jù)西吉亞實(shí)驗(yàn)室西蒙斯的初級(jí)研究員米喬西穆諾維奇的說(shuō)法，在二維系統(tǒng)中研究這一復(fù)雜現(xiàn)象幾乎是不可能的。

“依戀本質(zhì)上是一個(gè)3D問(wèn)題，”他說(shuō)。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，Brivanlou、Siggia和Simunovic開發(fā)了一個(gè)模擬大約14天大的人類胚胎發(fā)育階段的三維模型，胚胎發(fā)育的一個(gè)重要里程碑被稱為原腸胚。

“我們已經(jīng)結(jié)合了幾種技術(shù)——生物工程、物理學(xué)和發(fā)育生物學(xué)——來(lái)創(chuàng)建這個(gè)模型，”西穆諾維奇解釋說(shuō)，他指出，如果沒(méi)有Siggia和Brivanlou實(shí)驗(yàn)室之間獨(dú)特的長(zhǎng)期合作，這項(xiàng)研究是不可能的?！拔覀儸F(xiàn)在有一個(gè)3D系統(tǒng)，不僅可以模仿胚胎的遺傳指紋，還可以模仿它的形狀和大小。”

當(dāng)然，制作一個(gè)看起來(lái)像真胚胎的模型是不夠的：它還必須像一個(gè)人。因此，研究人員測(cè)試了他們的系統(tǒng)是否能夠模擬動(dòng)物發(fā)育中最基本的過(guò)程之一——這種現(xiàn)象被稱為對(duì)稱性破缺。

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