小鼠胚胎干细胞衍生的胚胎团结构展示出精确且可扩展的自组织特性

近期，法国巴斯德研究所的研究人员发现，从小鼠胚胎干细胞（mES细胞）衍生的自组织多细胞系统，被称为胚胎团，展现出高度内在的基因表达模式和生长动力学。这些特性使得这些三维自组装结构成为研究哺乳动物发育和其他生物过程的强大工具。

在研究发表在《自然结构与分子生物学》上的文章《哺乳动物伪胚胎中的精确和可扩展的自组织》，研究人员观察到胚胎团的自组织性能，特别是分析其生长动力学和基因表达模式的内在可重复性。他们发现，胚胎团沿主体轴线上的基因表达得到显著控制，而模式边界在细胞水平上准确定位。此外，每个模式点的细胞在绝对单位下产生相同数量的基因产物。

这种精确度和可重复性在从相同细胞群体中平行生长的胚胎团中保持一致。此外，胚胎团的生长与初始种子细胞的数量精确匹配。

胚胎团展示出的显著可重复性、精确性和可扩展性具有重要的生物学意义。它们挑战了我们对哺乳动物发育的传统理解，暗示在自组织过程中，如基因表达模式等发育特征的精确调控。合成系统的固有复制和准确性，类似于扁海鞘、蠕虫、果蝇和青蛙等体内系统，拓展了在器官样和更广泛的细胞聚合体领域的复杂工程应用潜力。

这些发现表明，在发育胚胎和胚胎团等合成结构中显现的可重复性和扩展性可能代表了上下文无关的特性。这项研究的结果深入了解了哺乳动物系统中发育精确性、一致性和大小调整的复杂性，表明这些现象可能是多细胞性的重要特征。

尽管该研究强调了胚胎团作为模型系统的潜力，但也存在局限性。胚胎团虽然是强大的工具，但与体内胚胎不完全相同，因此它们无法完全复制发育的所有方面。例如，胚胎团的形状不一致重现。胚胎团长度，作为形状的组成部分，在120小时时表现出比模式边界位置更多的变异。此外，将这些发现转化到体内环境仍然是一个挑战。尽管如此，该研究强调了使用体外系统作为可访问和可控模型来研究发育的价值。

参考文献：https://www.nature.com/articles/s41594-024-01251-4

编辑：王洪

排版：李丽