分子谜题揭示了胎儿发育的未知阶段

通过对来自早期小鼠胚胎的单个细胞进行基因分析，瑞典卡罗林斯卡医学院的研究人员发现了以前未知的从受精卵到生命的胎儿发育的细胞阶段。该研究发表在Cell Reports上。

在世界各地，研究人员正试图找到描述受精卵如何发育成健康生物的所有部分，以便从全能干细胞中获得对分化过程的详细了解。这些知识对于了解先天性疾病和胎儿畸形背后的机制以及最终如何使用干细胞治疗疾病至关重要。

“能够跟踪每个细胞的分化过程是发育生物学的圣杯。”卡罗林斯卡医学院生理学和药理学系研究员，瑞典卡罗林斯卡大学医院的Qiaolin Deng说。

邓博士领导了这项研究，揭示了胚胎与子宫的附着和第一个解剖轴的形成之间关键阶段的新细节，此时胚胎细胞开始了创造身体的过程，正面和背面。

“这是整个解剖学平面创建的关键时期，”她说。“如果不顺利，可能导致胎儿畸形或死亡。”

然而，参与该过程的细胞的发育状态并不总是相同的。为了绘制单个细胞中发生的情况，研究人员在发育的四个早期阶段(5.25至6.5天)对来自28个小鼠胚胎的总共1,724个细胞进行了单细胞RNA测序。每个细胞中平均表达8,577个基因。

利用生物信息学分析，然后将细胞分为不同的细胞类型，基于这些基因是活跃的还是非活性的，使研究人员能够看到基因开启的顺序。结果是控制细胞分化的事件的分子路线图。

“这项研究揭示了早期胚胎获得第一个空间定位之前发生的事情的未知细节，并表明沿着未来头尾轴的细胞具有不同的分化潜能，”邓医生说。

在解剖学轴开始形成的同时，在雌性胚胎中进行另一个过程，其包含两个X染色体，一个来自每个生物亲本。先前对小鼠的研究表明，父系X染色体首先在胚胎中完全关闭，因此雌性胚胎的遗传活性不会超过雄性。父系X染色体拷贝在形成胎盘和蛋黄袋的细胞中保持关闭，但在胚胎细胞中重新激活。然后发生母体或父本X染色体的随机失活。因此，雌性胚胎包含细胞的“镶嵌”，其中母本或父本X染色体是活跃的。

新的研究表明，父亲X拷贝的第一次失活不会发生在先前认为的程度。“分子方面有趣的是，重新激活的父本X染色体从未被完全关闭。随机灭活也在胚胎细胞中以不同的速率发生。”该研究的结果为动物胚胎的早期发育提供了新的视角，包括人类。邓博士说：“了解早期胚胎发育的事件和因素对于了解流产和先天性疾病是不可或缺的。”“每100名婴儿中就有3名出生时因细胞分化不良而导致胎儿畸形。”