《Developmental Biology》：Exploring early extraembryonic cells of epiblast origin: Questions on human amniotic ectoderm and extraembryonic mesoderm
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人類胚胎發育中，羊膜和胚外中胚層研究相對薄弱。研究人員建立體外模型研究羊膜發生和胚外中胚層形成。發現細胞密度影響非神經外胚層分化，明確了相關細胞分類及相互作用等。為深入了解胚胎發育機制提供依據。
在生命的奇妙旅程中，胚胎發育一直是科學界探索的重要領域。其中，胚胎發育時的羊膜和胚外中胚層，就像隱藏在胚胎發育進程中的神秘寶藏，對胎兒的正常發育起著至關重要的作用。羊膜作為一種無血管的胚外膜，為胚胎營造了一個安全的 “小天地”，而胚外中胚層則參與構建了胚胎發育所需的各種支持結構。然而，與深入研究的胚胎本身相比，這些胚外組織卻常常被忽視。
不同物種的胚外組織發育存在顯著差異，小鼠作為常用的研究模型，其發育過程有著獨特的形態特征，與人類胚胎發育存在諸多不同。例如，小鼠胚胎的上胚層倒置，胚外膜的排列方式也和其他物種不同。這就使得從研究小鼠胚胎發育獲得的成果，不能直接套用到人類胚胎發育的研究中。因此，深入探究人類胚胎發育過程中羊膜和胚外中胚層的奧秘迫在眉睫。
為了揭開這些謎團，研究人員開展了一系列研究。研究人員建立了體外模型，用于研究人類羊膜發生和胚外中胚層形成，對相關問題進行了深入探討，相關研究成果發表在《Developmental Biology》上。
在研究過程中，研究人員用到了多種關鍵技術方法。首先是體外培養技術，利用人類多能干細胞（hPSCs）進行培養，為后續實驗提供細胞來源。其次是單細胞 RNA 測序技術，通過對細胞轉錄組的分析，了解細胞的分子特征和發育軌跡。另外，還運用了免疫熒光染色技術，直觀地觀察細胞和組織的形態及分子表達情況。
研究人員針對多個方面展開研究，取得了一系列重要成果。
- 羊膜細胞的分類：人類羊膜細胞（amnioblasts）由多能上胚層分化而來，表達 ISL1、VTCN1 和 GABRP 等獨特標記物。近期發現一種早期羊膜細胞群體，其轉錄特征與滋養外胚層相似，不表達已知的羊膜外胚層標記物，但具有形成腔狀結構的能力。目前其在體內的位置尚未確定，可能是上胚層的一個亞群。
- 細胞密度對非神經外胚層分化的調控：研究發現，相同的多能細胞群體在相同的分化信號下，會因細胞密度不同而產生不同的發育結果。高細胞密度能維持羊膜細胞在表面外胚層狀態的分化，而細胞暴露于無細胞空間對區分非神經外胚層譜系至關重要。在二維類原腸胚模型中，hPSCs 會根據與集落邊緣的距離對分化信號做出不同反應，可能是 BMP 和 TGF-β 信號活動的差異導致了非神經外胚層的分化差異。
- 羊膜外胚層與上胚層的相互作用：通過聚集培養技術，研究人員發現羊膜細胞和未分化的 hPSCs 聚集培養時，會形成中胚層和內胚層標記物的梯度表達，且與 CHIR 處理的多能細胞共培養時，羊膜細胞會形成類似羊膜腔的結構。這表明多能上胚層分化的進程有助于形成合適的羊膜結構，羊膜外胚層與分化中的上胚層之間的反饋回路對人類胚胎結構的發育可能很重要。
- 胚外中胚層的起源：關于靈長類胚外中胚層的起源存在兩種假說，一種認為起源于下胚層，另一種認為起源于上胚層。體外分化模型研究發現，類似胚外中胚層的細胞可從幼稚 hPSCs 和類似下胚層的細胞中衍生而來，且 ABCP 培養體系能從常規 hPSCs 中產生具有胚外中胚層轉錄特征的細胞，支持了人類原腸胚形成前后的上胚層產生胚外中胚層的假說。
綜上所述，該研究通過建立體外模型，對人類羊膜外胚層和胚外中胚層進行了深入探索。研究明確了不同羊膜細胞的特征和分類，揭示了細胞密度在非神經外胚層分化中的調控作用，以及羊膜外胚層與上胚層的相互作用機制，還對胚外中胚層的起源有了新的認識。這些研究成果為深入理解人類胚胎發育機制提供了重要依據，有助于推動發育生物學領域的發展，為未來相關疾病的研究和治療提供理論支持。
