北京时候2023年5月11日晚23时，中国科学院动物研究所/北京干细胞与再生医学研究院和美国宾夕法尼亚年夜学的研究人员在《细胞》杂志在线颁发封面文章。

他们成立了一个可撑持食蟹猴胚胎体外发育至受精后25天的3D长时程培育系统，并基在该系统探讨了灵长类胚胎中晚期原肠活动和初期神经发育进程中的焦点事务和谱系特点。

中国科学院动物研究所副研究员翟晶磊、博士研究生徐艳红、助理研究员万海峰、博士研究生燕蕊、博士研究生郭敬和美国宾夕法尼亚年夜学博士后Robin Skory为本文配合第一作者。中国科学院动物研究所/北京干细胞与再生医学研究院王红梅研究员、郭帆研究员、李伟研究员和美国宾夕法尼亚年夜学Nicolas Plachta传授为本文配合通信作者。

世界上每30秒钟就会有一位缺点儿诞生，诞生缺点是婴儿灭亡的首位缘由。诞生缺点与初期胚胎发育异常紧密亲密相干。是以研究初期胚胎发育进程、探讨发育机理，对从本源上提高人平易近健康程度相当主要。

但人类初期胚胎极难获得，是以科学家们没法直接在体探讨人类胚胎发育进程和机理。胚胎体外培育手艺是可视化研究胚胎发育进程的有力东西。借助人类胚胎体外培育手艺，胚胎期第14天之前的发育事务已被初步揭露。但是，因为科研伦理限制，人类胚胎研究遵守“14天原则”，即人类胚胎体外研究必需在第14天终止。是以体外培育的人类胚胎不克不及被用在研究胚胎期14天以后产生的原肠活动和初期神经胚发育等事务。

为此科学家一向致力在搭建非人灵长类胚胎体外培育系统。1995年，Australia科学家将绒猴的囊胚体外培育至胚胎期11天；2019年，王红梅团队和国表里同业将食蟹猴胚胎体外培育至胚胎期20天。但要探讨灵长类胚胎中晚期原肠活动和初期神经胚发育，还需要进一步耽误食蟹猴胚胎的体外发育过程。

在本研究中，研究者起首测验考试构建可耽误食蟹猴胚胎体外发育时程的培育系统。他们起首比力了2D与3D培育系统，发现2D和3D培育系统都能撑持胚胎发育到第20天。在2D系统下，胚胎因为胚外组织发育兴旺而敏捷增年夜，但内部的胚体发育其实不好；而在3D系统下，胚胎的胚外组织发展受限，但胚体布局显著发育。为了包管胚体发育，研究者继续优化3D系统，并成立了3D长时程培育系统（prolonged in vitro culture，pIVC；图1），该系统能撑持33.7%的食蟹猴胚胎发育到胚胎期25天。

图1. 可以或许撑持食蟹猴胚胎体外发育至25天的3D长时程培育系统

操纵此系统，研究者进一步探讨灵长类初期神经胚发育进程。研究者对神经系统发育要害调控因子进行判定，发现pIVC胚胎的神经管形态和多种份子表达特点与体内不异发育阶段的胚胎类似（图2）。陪伴神经外胚层的发育，pIVC胚胎的表皮和神经板边沿的发育同步进行。更主要的是，pIVC胚胎可重现神经管沿背腹轴区域化发育的模式，并分化出初期活动神经元祖细胞（图3）。

图2. pIVC胚胎神经外胚层和神经嵴的特化

另外，研究者还检测了pIVC胚胎华夏始生殖细胞和中、内胚层的发育特点。成果提醒与不异发育阶段的体内正常胚胎比拟，pIVC胚胎的份子表达特点与正常胚胎类似，注解pIVC胚胎可重现原肠活动中晚期阶段中胚层和内胚层的发育。

图3. pIVC胚胎神经管细胞的特化

最后研究者进一步操纵单细胞多组学测序手艺，对9个pIVC胚胎的单细胞的转录组、DNA甲基化和染色质可和性进行测序和阐发。成果提醒，与本团队2022年云开体育官方app下载在《天然》杂志报导的不异发育阶段的食蟹猴胚胎单细胞转录组数据库比拟，pIVC胚胎可重现体内正常胚胎的转录组特点，而且各类细胞类型的基因均产生了甲基化，胚胎组织的DNA甲基化程度高在胚外组织，与已报导的小鼠和人类胚胎特点类似。

本研究在已有体内研究的根本长进一步弥补了灵长类胚胎中晚期原肠活动至初期器官发育阶段的范畴空白，为灵长类胚胎体外培育和基在干细胞构建的“类胚胎”的体外培育供给了参考系统，为深切领会人类初期胚胎发育机制，和初期胚胎发育异常相干疾病的病理研究供给了手艺平台。

相干论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.04.019

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