對人類來說，有沒有比出生、死亡或婚姻更重要的事？

科學(xué)家認為有。早期胚胎發(fā)育關(guān)乎生命本源，一直是生物學(xué)研究的熱點和難點。尤其是推動細胞有序遷移并分化形成三個胚層的原腸運動，更被認為是包括人類在內(nèi)的靈長類動物發(fā)育的里程碑事件。

北京時間11月1日，美國《科學(xué)》雜志在線發(fā)表了中國科學(xué)院動物研究所、中科院干細胞與再生醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究院研究員王紅梅課題組和研究員李磊課題組與中科院昆明動物研究所研究員鄭萍課題組合作的一項工作，他們在體外重現(xiàn)了非人靈長類動物胚胎原腸運動的發(fā)生，終于揭開了這一過程的神秘面紗，為研究靈長類動物早期胚胎發(fā)育過程建立了重要的研究基礎(chǔ)。

比生死更重要的事

原腸運動作為胚胎發(fā)育最重要的事件之一，是一個古老而神秘的研究領(lǐng)域。哺乳動物胚胎在輸卵管中經(jīng)一系列卵裂和分化形成囊胚。隨后，囊胚遷移至子宮進行著床。著床前后，胚胎中部分細胞開始移動、重排和分化，啟動原腸運動，形成內(nèi)、中、外三個胚層。

“原腸運動是為胚胎體軸建立和器官發(fā)育奠定基礎(chǔ)的?！闭撐耐ㄓ嵶髡咧煌跫t梅說，“如果原腸運動發(fā)生異常，往往會導(dǎo)致妊娠失敗、胎兒出生后器官缺陷等重大疾病?！?/p>

由于原腸運動在生命發(fā)育中的重要作用，英國著名發(fā)育生物學(xué)家路易斯·沃伯特曾說：“人一生最重要的時刻不是出生、結(jié)婚和死亡，而是原腸運動?！?/p>

雖然原腸運動的重要意義不言而喻，但要研究它卻并非易事。發(fā)育生物學(xué)家從海綿、水母、海膽、線蟲和果蠅等結(jié)構(gòu)簡單的低等無脊椎動物入手，而后過渡到斑馬魚、非洲爪蟾和小鼠等高等脊椎模式動物，逐步揭示了原腸運動的發(fā)生機制。

“但是，這些模式動物畢竟與人有著很大差異，即使是同為哺乳動物的小鼠，早期胚胎也跟靈長類動物有著顯著不同?！闭撐耐ㄓ嵶髡咧焕罾诟嬖V《中國科學(xué)報》，“小鼠胚胎著床后上胚層形成杯狀結(jié)構(gòu)，而靈長類動物則形成雙層胚盤狀結(jié)構(gòu)。所以我們很難將小鼠的研究結(jié)果推演到人類身上?！?/p>

“14天紅線”以外

2016年，英國劍橋大學(xué)和紐約洛克菲勒大學(xué)的科研人員宣布，他們將人類胚胎在體外培養(yǎng)到受精后的12~13天；2019年8月，北京大學(xué)科研團隊根據(jù)已報道胚胎培養(yǎng)策略重現(xiàn)了胚胎形態(tài)學(xué)動態(tài)變化特征，證據(jù)顯示胚胎在無母體組織參與下能發(fā)育至第12~14天。

根據(jù)國際倫理學(xué)準則，上述研究者均在第14天終止了體外胚胎培養(yǎng)實驗。

然而，胚胎原腸運動其實是發(fā)生在“14天倫理紅線”之外的，這使得到目前為止，科學(xué)界對靈長類動物胚胎原腸運動的研究非常有限。

“因此，我們就想能否利用與人遺傳與進化較為接近的食蟹猴作為模式動物，在避免14天倫理限制的同時，去研究這一生命的發(fā)育過程?！蓖跫t梅說。

從2011年開始，王紅梅、李磊、鄭萍所在的科研團隊先后獲得了兩期中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的支持，建起了一套非人靈長類動物胚胎體外培養(yǎng)系統(tǒng)。借助前期的技術(shù)積累，科研人員成功將食蟹猴囊胚體外培養(yǎng)至原腸運動出現(xiàn)，并進一步發(fā)育至受精后20天，首次證明靈長類動物胚胎可以在沒有母體支撐的情況下體外發(fā)育至原腸運動，并重現(xiàn)了靈長類動物早期胚胎發(fā)育的幾個關(guān)鍵事件。

該研究為探索靈長類動物早期胚胎發(fā)育和原腸運動開辟了嶄新的研究平臺，為人類早期胚胎發(fā)育異常等重大疾病的臨床藥物研發(fā)和再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供了潛在的新工具，也為人類深入認識胚胎發(fā)育機制和體外孕育除人類外的生命提供了重要數(shù)據(jù)。

不孕不育新希望？

有數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前我國不孕不育的發(fā)生率超過15%，早期妊娠失敗率超過30%，出生缺陷發(fā)生率則為5.6%。這意味著，平均約每8對育齡夫婦，就有1對不孕不育；而幾乎每30秒鐘，我國就會有一名缺陷兒出生。

這樣嚴峻的現(xiàn)實使得學(xué)界對這項成果的臨床價值充滿期待。

中國工程院院士、北京大學(xué)第三醫(yī)院院長喬杰評價稱：“猴類被認為是研究人類生理學(xué)和病理學(xué)的可靠動物模型，其植入后發(fā)育的體外培養(yǎng)體系的建立，為研究靈長類動物的植入后胚胎發(fā)育過程提供了平臺，將大大提高我們對靈長類和人類早期胚胎發(fā)育的認識及相關(guān)疾病的了解，特別是為不良妊娠及胎兒畸形病因的探討奠定了很好的基礎(chǔ)?！?/p>

南京醫(yī)科大學(xué)教授沙家豪則說：“靈長類動物的體外原腸胚形成模型系統(tǒng)的建立，可用于篩選來源于精子、卵子和宮內(nèi)的致死和致畸因子，也可以幫助我們理解早期胚胎細胞分化，優(yōu)化和提高輔助生殖技術(shù)，為臨床治療不孕不育和防范出生缺陷提供基礎(chǔ)理論指導(dǎo)、開拓新型治療方法?！?/p>

他同樣盼望著，以后在學(xué)校里講授組織胚胎學(xué)課程時，能夠自豪地告訴學(xué)生，其中有來自中國科學(xué)家的貢獻。（來源：中國科學(xué)報 丁佳）