科学家首次在生物体外创建3D模型：人类脊柱发育的起源
人类脊柱发育的起源
科学家在实验室展示了细胞结构是如何形成的，这些结构产生了我们的脊柱。
脊柱，是所有脊椎动物骨骼的中心支撑结构。脊柱由人类33根脊椎组成，为肌肉提供了附着的地方，同时也保护了脊髓和神经根。
现在，分子生物学家首次在生物体外创建了3D模型，该模型模拟了在人类胚胎发育过程中产生脊柱的前体结构如何形成，这个过程被称为细胞生成。他们的新研究已发表在《自然通讯》上。
人类脊椎由一对称为smites的前体结构形成——细胞的重复片段，也会产生我们的肋骨和骨骼肌——它们的发育受到严格调节，以确保这些结构的正确形成。
每对母体在胚胎发育的特定顺序时间点形成；这个过程在受精后第20天左右开始。
这个过程被称为溶血生成，由分割时钟控制，分割时钟是一组产生分子振荡波的基因，每5-6小时在人类中达到峰值活动。每波都会产生一对新的；总共形成了大约40对。
西班牙巴塞罗那欧洲分子生物学实验室（EMBL）的博士后研究员Marina Sanaki-Matsumiya说：“这是我们第一次能够定期创造出与实验室分割时钟相连的人类成熟母体”。
该团队培养了人类诱导的多功能干细胞（hiPSC），这些干细胞能够分化成人体的任何细胞类型，其中存在诱导细胞分化的信号分子的混合物。
三天后，当细胞开始拉长并产生前（上）和后（下）轴时，它们将Matrigel添加到混合物中。Matrigel含有对许多发育过程至关重要的蛋白质组合。
这最终导致了类人猿的形成——体外等价于人类索米特前体结构。
为了测试分割时钟是否调节这些肌细胞的细胞生成，研究人员监测了参与该过程的核心基因HES7的表达模式。他们发现了该基因在振荡周期中表达的明确证据，特别是在细胞生成即将开始时。
该研究还显示了mites的大小与分割时钟之间的联系。
“产生的体大小恒定，与用于初始肌样体的细胞数量无关”。“即使最初的单元格数增加了，smite大小也没有增加。
“这表明，这些物种具有首选的物种特异性大小，这可能由细胞相互作用、分割时钟或其他机制决定”。
为了进一步研究这一点，研究人员现在正计划种植不同物种的类人猿并进行比较。
EMBL的合成发育生物学家Miki Ebisuya说：“我们的下一个项目将专注于从不同物种中创造类人猿，测量它们的细胞增殖和细胞迁移速度，以确定物种之间的细胞生成和差异”。
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