生命之初，谁来指导一切？Cell Stem Cell新研究发现发育最初阶段的奥秘

人们常常认为早期胚胎是脆弱的，需要支持。然而，在发育的最初阶段，它有能力喂养未来的胎盘，并指导子宫筑巢。利用干细胞形成的体外胚胎模型“胚状细胞”，IMBA的Nicolas Rivron实验室表明，诱导胎盘发育和准备子宫的最早分子信号来自胚胎本身。这项研究结果发表在《细胞干细胞》杂志上，可能有助于更好地理解人类生育能力。

　　

   

   

图:不同细胞成分的小鼠胚细胞荧光染色。    

人们常常认为早期胚胎是脆弱的，需要支持。然而，在发育的最初阶段，它有能力喂养未来的胎盘，并指导子宫筑巢。利用干细胞形成的体外胚胎模型“胚状细胞”，IMBA的Nicolas Rivron实验室表明，诱导胎盘发育和准备子宫的最早分子信号来自胚胎本身。这项研究结果发表在细胞干细胞，可以有助于更好地理解人类生育能力。  

 

生命之初，谁照顾谁?

胎盘和子宫养育和保护胎儿，但在胚胎发育的早期阶段，即囊胚还漂浮在子宫内的情况，目前尚不清楚。现在，奥地利科学院分子生物技术研究所(IMBA)的Nicolas Rivron的研究小组发现了利用人胚状体（blastoid）进行早期发育的基本原理。

人胚状体（blastoid）是模拟早期人类胚胎的结构，哺乳动物胚胎在受精后的头几天。这些胚胎模型最初是由Rivron实验室从小鼠干细胞（Nature，2018），然后从人类干细胞Nature，2021）诱导得到的。胚状体为使用胚胎进行研究提供了一种伦理上的选择，重要的是，它使多项发现成为可能。

现在，胚状体解决了“先有鸡还是先有蛋”的难题。研究人员利用小鼠胚状体发现，早期胚胎部分(~10个细胞)指示未来胎盘部分(~100个细胞)的形成，以及子宫组织的变化。

 “通过这样做，胚胎投资于自己的未来：它促进了组织的形成，这些组织很快就会照顾到它的发育。胚胎处于控制之中，指导创建一个支持环境，”Nicolas Rivron 说。

事实上，研究小组发现了几种由胚胎发育的细胞——外胚层分泌的分子。他们观察到，这些分子告诉其他细胞，即后来形成胎盘的滋养层自我更新和增殖，这两种干细胞特性对胎盘的生长至关重要。

研究小组还发现，这些分子诱导滋养细胞分泌另外两个分子，WNT6和WNT7B。WNT6和WNT7B告诉子宫包裹囊胚。

“其他研究人员之前已经看到 WNT 分子参与了子宫反应。现在我们证明这些信号是 WNT6/7B，它们是由胚泡滋养细胞产生的，用于通知子宫做出反应。相关性可能很高，因为我们已经证实这两种分子也由人类囊胚的滋养层表达，”Nicolas Rivron 说。

该团队部分通过在体内植入小鼠模型中检查小鼠胚状体的植入程度来做出他们的发现。 “我对我们的胚泡植入子宫的效率感到非常惊讶。通过改变胚泡内滋养层的特性，包括 WNT6/7B 的分泌水平，我们可以明显改变子宫茧的大小，”共同第一作者、Rivron 实验室的博士后研究员 Jinwoo Seong 说。

因为植入是人类怀孕的瓶颈——当时大约有50%的怀孕失败——而WNT6和WNT7B也存在于人类囊胚中，这些发现可能解释了为什么有时会出错。

 “我们目前正在用培养皿中的人类胚细胞和子宫细胞重复这些实验，估计这些基本发育原则的保存情况。这些发现最终可能有助于改进 IVF 程序、开发生育药物和避孕药”，Nicolas Rivron 说.

团队合作的另两位共同第一作者：前博士生Javier Frías Aldeguer，以及Viktoria Holzmann。

Viktoria Holzmann 说：“了解胚胎发育的这些基本原则最终将有助于女性更好地控制生育能力，这不仅会改善计划生育，还会影响社会中的性别平等。”

文章标题

Seong J, Frias-Aldeguer J, Holzmann V, et al. „Epiblast inducers capture Trophectoderm Stem Cells in vitro and pattern blastoids for implantation in utero”, 2022 Cell Stem Cell. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2022.06.002