人們常常認為早期胚胎是脆弱的，需要支持。然而，在發(fā)育的最初階段，胚胎有能力喂養(yǎng)未來的胎盤，并指導子宮，使它能夠在子宮中植入。在一項新的研究中，奧地利科學院分子生物技術(shù)研究所的Nicolas Rivron博士及其團隊利用干細胞形成的體外胚胎模型---類囊胚（blastoids），發(fā)現(xiàn)誘導胎盤發(fā)育和讓子宮作好準備的最早分子信號來自胚胎本身。這些發(fā)現(xiàn)可能有助于更好地了解人類的生育能力。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2022年7月7日的Cell Stem Cell期刊上，論文標題為“Epiblast inducers capture mouse trophectoderm stem cells in vitro and pattern blastoids for implantation in utero”。

在生命之初，誰照顧誰？胎盤和子宮滋養(yǎng)和庇護胎兒。但是在發(fā)育的早期階段，當囊胚（blastocyst）仍然漂浮在子宮中時，這種情況至今還不清楚。如今，Rivron團隊利用類囊胚發(fā)現(xiàn)了胚胎早期發(fā)育的基本原則。

類囊胚最初由Rivron實驗室利用小鼠干細胞（Nature, 2018, doi:10.1038/s41586-018-0051-0）開發(fā)出來，然后利用人類干細胞（Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-04267-8）開發(fā)出來。類囊胚為使用胚胎進行研究提供了一種倫理上的替代方案，重要的是，它使得多種發(fā)現(xiàn)成為可能。

如今，類囊胚解決了“有雞還是有蛋”的困境。利用小鼠類囊胚，這些作者發(fā)現(xiàn)早期胚胎部分（約10個細胞）指示未來胎盤部分（約100個細胞）的形成以及子宮組織變化。Rivron說，“通過這樣做，胚胎對自己的未來進行了投資：它促進了胎盤的形成，而胎盤很快就會照顧它的發(fā)育。胚胎控制著一切，指導著周圍環(huán)境的形成。胚胎處于控制之中，指示構(gòu)建一個支持性的周圍環(huán)境?！?/p>

事實上，這些作者發(fā)現(xiàn)了由發(fā)育成胎兒的少數(shù)細胞---外胚層細胞（epiblast）---分泌的幾種分子。他們觀察到這些分子告訴其他細胞---即后來形成胎盤的滋養(yǎng)層（trophoblast）細胞---使其自我更新和增殖，這兩種干細胞特性對胎盤的生長至關(guān)重要。

這些作者還發(fā)現(xiàn)，這些分子誘導滋養(yǎng)層細胞分泌另外兩種分子：WNT6和WNT7B。WNT6和WNT7B告訴子宮將囊胚包裹起來。Rivron 說，“其他的科學家們之前已觀察到WNT分子參與了這種子宮反應(yīng)。如今我們證實這些信號是WNT6/7B，它們由囊胚滋養(yǎng)層細胞產(chǎn)生，可指導子宮做出反應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)可能具有很高的臨床意義，因為我們證實人類胚胎層滋養(yǎng)細胞也表達這兩種分子?！?/p>

圖片來自Cell Stem Cell, 2022, doi:10.1016/j.stem.2022.06.002。

Rivron團隊通過在體內(nèi)植入小鼠模型中檢查小鼠囊胚的植入程度，部分地得出了他們的發(fā)現(xiàn)。論文共同第一作者、Rivron實驗室博士后Jinwoo Seong說，“我對我們的囊胚植入子宮的效率感到非常驚訝。通過改變類囊胚內(nèi)滋養(yǎng)層細胞的特性，包括WNT6/7B的分泌水平，我們可以明顯地改變子宮繭（uterine cocoon）的大小?！?/p>

鑒于植入是人類懷孕的瓶頸---大約50%的懷孕在這個時候失敗，而且WNT6和WNT7B也存在于人類囊胚中，這些發(fā)現(xiàn)可能解釋了為什么有時會出問題。Rivron說，“我們目前正在在培養(yǎng)皿中用人類類囊胚和子宮細胞重復這些實驗，以估計這種發(fā)育的基本原則的保守性。這些發(fā)現(xiàn)最終可能有助于改善體外受精程序，開發(fā)生育藥物和避孕藥?！?/p>

論文共同第一作者Viktoria Holzmann說，“了解胚胎發(fā)育的這些基本原則將最終有助于賦予婦女權(quán)力，使其更好地掌握自己的生育能力，這不僅會改善計劃生育，還會影響社會的性別平等。” （生物谷 Bioon.com）

參考資料：

1. Jinwoo Seong et al. Epiblast inducers capture mouse trophectoderm stem cells in vitro and pattern blastoids for implantation in utero. Cell Stem Cell, 2022, doi:10.1016/j.stem.2022.06.002.

2. THE BEGINNING OF LIFE: THE EARLY EMBRYO IS IN THE DRIVER'S SEAT
https://www./imba/research-highlights/news/the-beginning-of-life-the-early-embryo-is-in-the-drivers-seat