Cell：突破！昆明理工大学谭韬/陈永昌/季维智等合作开发新的系统，在体外能更长时间检测动物发育过程

灵长类动物妊娠的第三和第四周具有几个发育里程碑，包括原肠胚形成和器官原基的形成。然而，由于体内胚胎的限制，我们对这一时期的理解是有限的。

2023年5月11日，昆明理工大学谭韬，陈永昌，季维智，中国人民解放军总医院刘兵及德克萨斯大学西南医学中心Wu Jun在Cell 在线发表题为“Ex utero monkey embryogenesis from blastocyst to early organogenesis”的研究论文，为了解决这一问题，该研究开发了一种嵌入式3D培养系统，可以在受精后的25天内延长食蟹猴胚胎的体外培养时间。形态学、组织学和单细胞RNA测序分析表明，体外培养的猴子胚胎在很大程度上再现了体内发育的关键事件。

通过这个平台，研究人员能够描绘出猴子神经诱导、侧板中胚层分化、卵黄囊造血、原始肠道和原始生殖细胞样细胞发育的谱系轨迹和遗传程序。该研究开发的嵌入式3D培养系统为从囊胚到早期器官发生的猴子胚胎生长和灵长类动物胚胎体外发生的研究提供了一个强大的可复制平台。

高等灵长类动物胚胎在怀孕的第三和第四周经历了关键的发育里程碑，最终形成了三个主要胚层——外胚层、中胚层和内胚层，并产生了各种器官的雏形。发育失败和畸形在这一时期可导致早孕流产和出生缺陷。因此，研究在这一“黑盒子”时期发挥作用的分子和细胞机制，对于提高我们对灵长类胚胎发生的认识和理解早期发育障碍的潜在病因学都很重要。

最近对人类和食蟹猴(Macaca fascicularis，以下简称“猴”)Carnegie期(CS) 3-7胚胎的单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析以及CS5-7狨猴胚胎的空间转录组分析，为了解灵长类动物着床期发育和原肠胚形成过程中的细胞组成、谱系特征和区域分子框架提供了重要的见解。此外，CS8-11猴胚胎的单细胞数据集为了解灵长类动物早期器官发生提供了宝贵的资源。然而，尽管有这些进展，灵长类动物从原肠胚形成到早期器官发生转变的细胞和分子动力学仍然难以捉摸。

文章模式图（图源自Cell ）

建立小鼠胚胎体外着床后发育培养系统为研究体外发育开辟了一条途径，并有可能促进未来小鼠体外生殖的实现。最近，小鼠体外培养(IVC)方法已被应用于灵长类动物，允许人类和猴子囊胚在受精后分别长达14天和20天的体外发育，此时原肠胚形成的初始阶段已经开始。然而，所有猴子胚胎在19-20 d.p.f后发育不善，这反映了IVC条件的技术局限性，并强调需要进一步优化以支持猴子胚胎在原肠胚形成后的生长并实现早期器官发生。

该研究报告了一个嵌入三维(3D)培养平台的开发，该平台支持猴胚胎在子宫外从6 d.p.f.到25 d.p.f.的自组织。scRNA-seq分析，结合实验验证，使研究人员能够揭示原肠胚形成和早期器官发生期间的细胞组成和发育轨迹，包括神经诱导、卵黄囊造血、原始肠道形成、侧板中胚层(LPM)、原始生殖细胞样细胞(PGCLC)分化。

参考消息：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)00416-6#%20