近日，來自瑞典卡羅琳學(xué)院的研究人員通過對早期小鼠胚胎中的單一細胞進行基因分析，發(fā)現(xiàn)了胎兒從受精卵發(fā)育到生命階段的關(guān)鍵階段，而這一階段是科學(xué)家們此前并不清楚的，相關(guān)研究結(jié)果刊登于國際雜志Cell Reports上。在世界各地，科學(xué)家們都在試圖破解謎團描述受精卵到底是如何發(fā)育成為健康生物的，以便能夠深入理解機體全能干細胞的詳細分化過程，當(dāng)然了，這對于理解一些先天性疾病和胎兒畸形的發(fā)病機制，以及利用干細胞來治療相應(yīng)疾病的新型療法都至關(guān)重要。

圖片來源：Richard Feldmann/Wikipedia

研究者Qiaolin Deng說道，能夠追蹤每個細胞的分化過程是發(fā)育生物學(xué)研究的“圣杯”，這項研究中我們鑒別出了胚胎附著在子宮到形成第一個解剖軸這一過程的新細節(jié)，在這期間胚胎細胞就開始分化為前后兩側(cè)的身體了；這是整個身體解剖平面形成的關(guān)鍵時期，如果進展不順利的話可能會引發(fā)胎兒畸形或死亡。

然而，參與該過程的細胞發(fā)育階段并不總是相同的，為了能夠描繪單一細胞發(fā)生的事件，研究人員利用單細胞RNA測序技術(shù)對處于四個不同發(fā)育階段（5.25-6.5天大）的28個小鼠胚胎中共1724個細胞進行分析，每個細胞中平均有8577個基因進行表達。利用生物信息學(xué)分析，研究人員隨后根據(jù)細胞中基因是否表達將細胞分為不同類型，這樣研究這就能夠觀察細胞中基因開啟表達的順序，最終就會形成一張控制細胞分化事件的分子路線圖。本文研究揭示了此前研究人員并不清楚的早期胚胎獲得首個空間方位前所發(fā)生的一些細節(jié)信息，同時研究結(jié)果表明，沿著未來頭-尾軸的細胞或許具有一定的分化潛能。

當(dāng)解剖軸開始形成時，雌性胚胎中的另一個過程也開始發(fā)生了，其能夠控制兩個X染色體（分別來自兩個親本）；此前對小鼠的研究結(jié)果表明，來自父親的染色體首先會在胚胎中被完全關(guān)閉，這樣雌性胚胎的遺傳活性并不會是雄性的兩倍；父親的X染色體拷貝在形成胎盤和卵黃囊的細胞中仍然處于關(guān)閉狀態(tài)，但卻會在胚胎細胞中被重新激活，隨后母源性和父源性的X染色體就會發(fā)生隨機失活，因此雌性胚胎中就會包括一個細胞“嵌合體”（mosaic），其中母源性或父源性的X染色體就會處于活化狀態(tài)。

本文研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，父源性X染色體拷貝的首次失活或許并不像研究人員之前認為的那樣；被重新激活的父源性X染色體從來都沒有關(guān)閉過，而這種隨機失活在胚胎細胞中會以不同的速率發(fā)生。本文研究結(jié)果對于理解動物、乃至人類胚胎早期發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)至關(guān)重要。最后研究者Deng說道，了解控制早期胚胎發(fā)育的事件和因素對于理解女性流產(chǎn)和胎兒先天性疾病的發(fā)生機制至關(guān)重要；目前大約每100個新生兒中就有3個新生兒會因發(fā)育期間錯誤的細胞分化而引發(fā)胎兒畸形。

原始出處：

Shangli Cheng, Yu Pei, Liqun He, et al.Single-Cell RNA-Seq Reveals Cellular Heterogeneity of Pluripotency Transition and X Chromosome Dynamics during Early Mouse Development,Cell Reports(2019). DOI: 10.1016/j.celrep.2019.02.031