人类胚胎着床过程首次被解析

最新发现与创新

科技日报记者 张佳星

一枚受精卵长成一个婴儿，需在发育的第7天左右着床才能存活，这期间的人胚胎细胞无法获取，难以解析。22日，《自然》杂志登载了我国北京大学汤富酬与北医三院乔杰联合团队研究的最新突破，他们利用体外模拟人类着床策略和高精度单细胞测序技术，展现了“黑盒子”中的乾坤。

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人类围着床时期胚胎三维重建结构（第12天）

“临床上，着床失败是导致早期流产的重要因素之一。”论文通讯作者、中国工程院院士、北京大学第三医院院长乔杰表示，此前无法获得自然受孕后的早期着床后阶段的人类胚胎，多用啮齿类胚胎或猴子胚胎等模式生物替代研究，无法准确反映人类分子调控等规律的真实情况。

为此，研究团队利用人工授精后的受精卵进行了人类胚胎体外模拟着床生长。论文通讯作者、北京大学生命科学院与生物医学前沿创新中心教授汤富酬介绍，利用高精度单细胞多组学测序技术，团队首次对单细胞分辨率绘制的转录组和DNA甲基化组动态变化过程进行了重构，再现了人类胚胎着床过程，绘制出基因表达调控网络和DNA甲基化动态“全景图”。

人类胚胎体外模拟着床生长过程（6-12天）

“胚胎在这一特殊阶段启动了母胎连接预备状态。”论文作者之一的北京大学生命科学院博士后周帆介绍，例如上胚层呈现出多能性转变（多能性细胞可分化成不同的器官，如脑、心脏等），滋养外胚层逐渐开始表达特定荷尔蒙相关基因。各类细胞谱系均具备独特的特征性基因，且与食蟹猴胚胎着床过程呈现出一定的差别。

研究还发现，不同的细胞类型在胚胎着床过程中的DNA甲基化修饰水平呈现出各自特有的增加趋势。“胚胎细胞可能协同DNA甲基化进行调控体系的构建。”周帆说，不同基因DNA甲基化的时序也可能参与特异性调控关键基因的转录，共同协调决定了细胞命运。