科学家揭示灵长类早期神经胚发育特征

人类的多种遗传疾病和先天缺陷在胚胎发育早期已被决定。但由于科研伦理和技术手段的限制，科学家们很难直接获取人类早期胚胎进行研究，人类胚胎体外研究也不能超过14天伦理界限。那该怎么办呢？为此，科学家们想到了一种替代的研究模型：非人灵长类动物胚胎。由我国科学家领衔的中美研究团队，首次建立了一个可支持食蟹猴胚胎体外长时程发育至受精后25天的3D长时程体系，并基于该体系探究了灵长类胚胎早期神经发育过程中的核心事件和谱系特征。成果日前在线发表于国际学术期刊《细胞》。

要建立一个能够支持非人灵长类动物胚胎体外发育的培养体系，并不是件容易的事。中国科学院动物研究所/北京干细胞与再生医学研究院研究员王红梅是这项研究的最后通讯作者。她介绍，团队在2019年已实现将非人灵长类胚胎体外培养至受精后第20天，并研究了灵长类胚胎早期原肠运动特性。在最近的这项研究中，“我们充分比较了不同培养体系，并对其中一种体系进行优化，构建了可延长食蟹猴胚胎体外发育到第25天的体系，将其命名为‘3D长时程培养体系’”。

王红梅说：“基于这一体系，我们现在终于可以深入探索从第20天到第25天胚胎发育究竟经历了哪些‘故事’。”

在这一体系中，研究人员探究了灵长类早期神经胚发育过程。“我们知道，人类胚胎在第14天开始原肠运动——这是早期胚胎发育过程中的里程碑事件，在此过程中，胚胎细胞发生大规模分化、迁移和重排，并形成外、中、内三胚层和体轴。在三胚层发育的基础上，胚胎进一步开始早期多器官发育”。

基于25天的培养，科研人员揭示了灵长类胚胎中晚期原肠运动至早期神经胚发育阶段胚胎的形态、细胞组分、转录组、DNA甲基化和染色质可及性等特征，为进一步揭示人类胚胎的奥秘打下基础。

国际同行评论认为，这项研究在已有体内研究的基础上进一步填补了灵长类胚胎中晚期原肠运动至早期器官发育阶段的领域空白，为灵长类胚胎体外培养和基于干细胞构建的“类胚胎”的体外培养提供了参考体系，为深入了解人类早期胚胎发育机制，以及早期胚胎发育异常相关疾病的病理研究提供了技术平台。