揭示胚胎细胞如何产生脊髓、肌肉和骨组织

在一项新的研究中，来自英国弗朗西斯-克里克研究所、爱丁堡大学和德国马克斯-德尔布吕克分子医学中心的研究人员揭示了哺乳动物胚胎中形成脊髓、肌肉和骨组织的细胞。这一发现为在实验室中利用干细胞产生这些组织奠定基础，并且可能为研究运动神经元疾病和肌营养不良症等退行性疾病提供新的方法。相关研究结果于2017年4月27日在线发表在Developmental Cell期刊上，论文标题为“A Gene Regulatory Network Balances Neural and Mesoderm Specification during Vertebrate Trunk Development”。

在胚胎中，脊髓、肌肉和骨组织是由一群被称作神经-中胚层祖细胞（neuro-mesodermal progenitor， NMP）的细胞产生的。尽管这些细胞产生身体中的很多组织，但是它们数量很少，仅在胚胎中存在较短的时间。NMP的稀缺性和较难获得使得研究它们充满挑战性。如今，通过使用#!新的分子技术，这些研究人员首次揭示出NMP中的基因活性。他们使用了被称作单细胞转录谱（single-cell transcriptional profiling）的先进技术，该技术分析单个细胞以便详细地提供每个细胞中的基因活性图谱。

这种技术允许这些研究人员建立NMP的分子特征，并且证实在实验室培养皿中利用干细胞产生的NMP与在胚胎中发现的那些细胞非常类似。这使得他们能够利用实验室培养的NMP更多地了解这些细胞和它们如何产生脊髓、肌肉和骨组织。通过操纵培养皿中的这些细胞并测试特定基因的功能，他们重建了这种调控机制，并制定出一个数学模型来解释NMP如何产生适量的脊髓、肌肉和骨细胞。

论文共同通信作者、弗朗西斯-克里克研究所研究员James Briscoe博士说：“为了让胚胎发育顺利地进行，NMP必须在正确的时间产生正确数量的正确的细胞类型。理解NMP等细胞如何做出决定是了解胚胎发育的关键。”

论文#$作者兼论文共同通信作者、马克斯-德尔布吕克分子医学中心研究员Mina Gouti博士说，“改善我们对NMP的理解不仅能够解答重要的发育生物学问题，而且也对再生医学提供巨大的希望。它使得我们能够利用来自患有影响肌肉和运动神经元的疾病的病人的组织研究这些疾病的病因和进展更接近一步。能够在实验室中培养非常类似于在人体中发现的天然细胞的细胞对实现这一点是至关重要的。”