通過原腸形成人體

大多數(shù)動(dòng)物是雙邊對稱的，并使用兩個(gè)基本坐標(biāo)系進(jìn)行組織。第一個(gè)給出了沿前后(頭到尾)和背腹(后到前)軸的細(xì)胞空間特性。第二種將細(xì)胞組織成組(即胚層)。在包括人類在內(nèi)的大多數(shù)動(dòng)物中，有三個(gè)胚層：外胚層(皮膚、神經(jīng)系統(tǒng)、眼睛等的來源)、中胚層(肌肉、骨骼、血管等的來源)和內(nèi)胚層(來源腸、肺、肝、胰腺等)。當(dāng)少數(shù)多能細(xì)胞和分裂細(xì)胞在這兩個(gè)坐標(biāo)系中啟動(dòng)分化過程時(shí)，就會(huì)發(fā)生最關(guān)鍵的發(fā)育時(shí)期之一。在人類發(fā)展中，這發(fā)生在受精后大約兩周通過稱為原腸胚形成的過程，并與稱為原始條紋的胚胎結(jié)構(gòu)有關(guān) - 早期發(fā)育中的一種結(jié)構(gòu)，可啟動(dòng)雙邊對稱和胚層形成。就像水從山坡上流下來一樣，一個(gè)原腸細(xì)胞開始了不歸路，最終分化為構(gòu)成人體組織和器官的數(shù)百個(gè)細(xì)胞譜系之一。

隨著 John Gurdon 和 Shinya Yamanaka(2012 年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者)等科學(xué)家率先將分化細(xì)胞恢復(fù)到幼稚狀態(tài)的技術(shù)突破，世界各地的研究人員現(xiàn)在能夠在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)多能、原腸胚形成前的人類(和其他哺乳動(dòng)物)細(xì)胞，并通過逐步添加生化線索，引導(dǎo)這些細(xì)胞分化為數(shù)百種細(xì)胞譜系中的任何一種。然而，將這些細(xì)胞培養(yǎng)成有功能的組織或器官很少成功。這種失敗的一個(gè)原因是，當(dāng)不同胚層起源和空間坐標(biāo)同一性的細(xì)胞合作制造基本器官時(shí)，體內(nèi)器官發(fā)生(器官形成過程)在原腸胚形成后立即開始。通過隨后的互惠互動(dòng)，這些細(xì)胞在達(dá)到功能成熟之前經(jīng)歷器官和物種特異性增殖、三維組織和終末分化。因此，在體外復(fù)制(概括)這些器官的雛形已成為干細(xì)胞生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)研究的圣杯。

實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)將需要重現(xiàn)原腸胚形成及其相關(guān)的原始條紋。然而，在人類發(fā)育過程中，無論是原腸胚還是原條紋都沒有得到嚴(yán)格的分析，文獻(xiàn)中對動(dòng)物原胚的比較觀點(diǎn)也經(jīng)常被錯(cuò)誤地描繪。現(xiàn)在，雖然對之前的研究進(jìn)行了系統(tǒng)回顧，但盛教授及其同事提供的證據(jù)表明，原始條紋不是羊膜發(fā)育的保守特征，哺乳動(dòng)物和鳥類的原始條紋獨(dú)立進(jìn)化，利用不同的超細(xì)胞機(jī)制，導(dǎo)致它們的形成。形態(tài)出現(xiàn)。研究人員強(qiáng)調(diào)，除了介導(dǎo)外胚層(多能細(xì)胞)胚層的出現(xiàn)，原腸胚形成的主要作用是賦予每個(gè)胚層中新形成的細(xì)胞一個(gè)坐標(biāo)系，以組織初級(jí)細(xì)胞的命運(yùn)以及在空間上彼此相關(guān)的器官和組織的原基。

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