厉害了！季维智院士团队合作再发顶刊Cell

12月4日，得克萨斯州西南医学中心吴军、昆明理工大学谭韬、季维智及中国农业大学魏育蕾共同通讯在《Cell》发表题为“Dissecting embryonic and extraembryonic lineage crosstalk with stem cell co-culture”的研究论文，研究发现，在同一种培养体系下可以建立小鼠和食蟹猴囊胚来源的ESCs、XENs和TSCs细胞系，通过干细胞共培养方式构建囊胚时期细胞细胞互作环境，阐明了囊胚时期胚胎组织和胚外组织之间的相互作用及其调控机制。

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)01225-4

研究背景

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单细胞受精卵如何转化为具有截然不同的细胞表型的生物体是生物学中的一个基本问题。在哺乳动物中，胚胎发生伴随着多能性的建立和丧失，多能性是一种瞬时特性，使胚胎外胚层 （EPI） 细胞能够产生成年生物体中的所有细胞。多能 EPI 细胞可以通过改变培养条件在体外维持在一系列多能干细胞 （PSC） 状态（例如，幼稚、形成和引发）中。动态PSC状态具有独特的分子和功能特征，为探索哺乳动物早期发育提供了重要的体外模型，并为再生医学带来了巨大的希望。

尽管 PSC s很有前途，但它们只有在与体内条件明显不同的细胞培养物中才能得以维持。一个显著的区别是，在培养的PSC中，没有与胚外细胞的相互作用。 因此，仅PSC模型存在多种培养伪影，这些伪影可能会限制其潜力，例如，不同步和无组织的分化以及不受限制的生长。此外，尽管胚外组织的功能在原肠胚形成（胚胎模式化）和胎儿发育阶段（胎儿生长的营养、呼吸和排泄支持）中是众所周知的，但它们如何与原肠胚形成前EPI细胞进行交流仍然难以捉摸。

来自胚胎和胚胎外来源的干细胞需要不同的生长条件进行培养，这给研究它们在自我更新过程中的相互作用带来了挑战。为了克服这些局限性，我们在相同条件下从小鼠和食蟹猴（简称“猴子”）囊胚的胚胎和胚外组织中提取了早期植入后和原肠胚前干细胞。这种情况称为 FTW，可激活 FGF、TGF-β/Smad 和 WNT/β-catenin 信号通路，为形成样胚胎干细胞 （ESC）、胚胎外内胚层干细胞 （XEN） 和滋养层干细胞 （TSC） 在独立培养和共培养中自我更新创造宽松的微环境，从而为剖析它们的直接交流打开了大门。

研究进展

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灵长类原始内胚层细胞的自我更新机制研究相对处于空白。为了更好回答这个科学问题，研究团队首先从人的多能性干细胞分化获得稳定FTW-hXENs细胞系（hXENs）。通过一种培养条件获得三个物种（小鼠、食蟹猴、人）的XENs使得团队可以更好的对小鼠、食蟹猴和人胚外内胚层细胞做跨物种比较分析。通过物种间分析，团队找到了XENs保守调控的关键基因。除一些已知与原始内胚层发育相关的基因（例如GATA4、GATA6、SOX17、PDGFA）外，还包含一些之前未报道过与原始内胚层发育相关基因（例如SRC、JAK2、PIK3R1、CCL2），通过这些基因的敲除实验，进一步阐明这些新发现的功能基因XEN的不同物种多能性维持中起重要作用。

研究结果

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在这项研究中，利用激活 FGF、TGF-β 和 WNT 通路的统一培养条件，我们成功地从小鼠和食蟹猴（Macaca fascicularis）囊胚的三个基础组织中提取了胚胎干细胞（FTW-ESC）、胚胎外内胚层干细胞 （FTW-XENs）和滋养层干细胞 （FTW-TSCs）。这种方法促进了胚胎和胚外干细胞的共培养，揭示了胚外内胚层细胞对多能细胞的生长抑制作用，部分通过细胞外基质信号传导。此外，我们的跨物种分析确定了调节FTW-XENs的共享和独特的转录因子和途径。胚胎和胚外干细胞共培养策略为开发更忠实的胚胎模型和设计更符合发育的分化方案提供了有希望的途径。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)01225-4

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。