Cell发布测序重要发现

　　

生物通报道  瑞典卡罗林斯卡学院和Ludwig癌症研究所的研究人员，对胚胎发育的第一周进行了详细的分子分析。他们的研究结果揭示出人类和小鼠之间的胚胎发育存在显著的差异。小鼠是该领域最常用的研究生物。发表在《细胞》（Cell）杂志上的新研究还表明，X染色体上的基因受到不同的调控。

研究早期人类胚胎发育非常困难，我们大部分的知识都是来自小鼠。在受精的头7天，受精卵从单细胞发育成为包含大约200-300个细胞的囊胚。正是在这个时候出现了最初的三种细胞类型：生成胎盘的滋养外胚层；形成胚胎内胚层的下胚层（hypoblast），和继续组成胚胎的胚细胞。如果胚胎粘附在子宫壁上，妊娠开始，所有这三种细胞类型必须正确地成熟。然而当前对于人体中这些细胞类型是何时，按什么顺序形成的及其方式却并不清楚。

采用未用于IVF治疗的捐赠人类胚胎，通过RNA测序检测单个细胞中的基因表达，由Rickard Sandberg和Fredrik Lanner领导的两个研究小组鉴别了在胚胎发育第一周的不同时间点胚胎细胞利用的基因。他们发现相比于在小鼠中，人体内最初的三种细胞类型形成时间稍迟，看起来更加同步成熟。

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卡罗林斯卡学院临床科学、干预与技术系的Fredrik Lanner说：“我们的研究生成的基本知识不仅帮助我们更好地了解了胚胎发育，也告诉了我们更多关于在早期阶段多能细胞形成与调控机制的知识。这对于在再生医学中利用胚胎干细胞非常重要。”

研究人员还发现X染色体上的基因表达受制于一种意外表达模型。X染色体具有一个特殊的基因调控问题，因为女性的细胞具有两条X染色体，而男性只有一个拷贝（XY）。为了避免女性X染色体上所有基因的表达水平变成男性的两倍，女性细胞必须抵消基因表达。在小鼠中，这一过程得到了很好的研究，在第一周一条X染色体被简单地关闭。然而，一直以来都无法确定这一过程是否在人类胚胎发育的第一周即开始。

“我们证实剂量平衡是在4-7天逐渐获得的，有趣的是，在女性胚胎中两条X染色体的基因表达通过一种全新方式受到抑制，”罗林斯卡学院细胞与分子生物学系、Ludwig癌症研究所的Rickard Sandberg说。

胚胎发育机理是现代发育生物学中重大的研究课题。最近，剑桥大学研究人员进行的一项小鼠研究表明，在早期胚胎中的异常细胞，并不一定表明出生婴儿有先天缺陷（如唐氏综合征）。在2016年3月《Nature Communications》杂志上发表的一项研究中，科学家表明，异常细胞会被淘汰，取而代之的是健康细胞，从而修复胚胎——而且在许多情况下可完全修复（惊人发现：异常胚胎仍可发育成健康婴儿？ ）。

肝脏脉管系统是肝脏发育、内稳态和再生的基础。不过人们还不清楚肝脏血管形成的发育程序，以及肝脏脉管系统的胚胎起源。中科院上海生命科学研究院营养科学研究所的周斌（Bin Zhou）研究员领导团队对此进行了深入研究。他们通过遗传谱系示踪鉴定了肝脏脉管系统的发育起源。这一重要成果发表在2016年3月的Nature Genetics杂志上（中科院团队Nature Genetics揭示重要发育机制 ）。

2016年2月，Science杂志发表的最新研究表明，哺乳动物卵子会在早期阶段从未分化的姐妹细胞获取关键细胞组分，这可能是理解卵子独特属性的关键。过去人们一直以为这种现象只发生在低等动物中，这项研究颠覆了人们对哺乳动物卵子发育的认识（Science发表卵子发育颠覆性发现 ）。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Single-Cell RNA-Seq Reveals Lineage and X Chromosome Dynamics in Human Preimplantation Embryos

Mouse studies have been instrumental in forming our current understanding of early cell-lineage decisions; however, similar insights into the early human development are severely limited. Here, we present a comprehensive transcriptional map of human embryo development, including the sequenced transcriptomes of 1,529 individual cells from 88 human preimplantation embryos. These data show that cells undergo an intermediate state of co-expression of lineage-specific genes, followed by a concurrent establishment of the trophectoderm, epiblast, and primitive endoderm lineages, which coincide with blastocyst formation. Female cells of all three lineages achieve dosage compensation of X chromosome RNA levels prior to implantation. However, in contrast to the mouse, XIST is transcribed from both alleles throughout the progression of this expression dampening, and X chromosome genes maintain biallelic expression while dosage compensation proceeds. We envision broad utility of this transcriptional atlas in future studies on human development as well as in stem cell research.