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研究利用源自成年人類組織的干細胞構建出分節時鐘*模型
閱讀：321 發布時間：2020-1-1620多年前，發育生物學家Olivier Pourquié的實驗室在雞胚中發現了一種細胞時鐘（cellular clock），在那里，細胞時鐘的每一次“滴答聲”都會促進一種稱為體節（somite）的結構形成，所產生的體節終變成了脊椎骨（vertebra）。
在隨后的幾年中，研究人員利用小鼠細胞在實驗室培養皿中構建出這種所謂的分節時鐘（segmentation clock）的*模型并開展其他實驗，進一步闡明了這種存在于許多有機體中的分節時鐘的運作機制。
盡管這些研究工作提高了人們對脊柱正常和異常發育的了解，但是直到現在，還沒有人能夠證實這種分節時鐘是否存在于人類中。
在一項新的研究中，研究團隊報道在經過數十年的努力之后，在實驗室培養皿中利用源自成年人類組織的干細胞構建出這種分節時鐘的*模型。這一成就不僅證據表明分節時鐘在人體中滴答作響，而且還給科學家們提供了*體外模型來研究人類的早期脊椎發育。
我們對人體的體節發育幾乎一無所知，體節在受精后的第三周到第四周之間形成，這時大多數女性并不知道她們懷孕了。我們的模型應當是研究分節時鐘的基本規則的強大系統。
我們的創新性實驗模型如今允許我們并排比較小鼠和人類的發育，對揭示人類發育的*之處感到興奮。
這些干細胞模型為理解脊椎發育狀況（比如先天性脊柱側凸）以及與起源自近軸中胚層（paraxial mesoderm）的組織相關的疾病打開大門。這些組織包括全身的骨骼肌和棕色脂肪，以及軀干和背部的骨骼、皮膚和血管內壁。
研究者希望科學家們能夠使用這些新的干細胞模型產生分化的組織細胞用于研究和臨床實踐，比如骨骼肌細胞用于研究肌營養不良癥和棕色脂肪細胞用于研究2型糖尿病。
盡管科學家們通過將成體細胞重編程為誘導性多能干細胞（iPS細胞），然后沿著特定的發育路徑誘使它們產生多種組織，但肌肉骨骼組織卻被證明是難處理的。然而，Pourquié及其同事們終發現，當將獲得的iPS細胞浸入標準生長培養基中時，僅添加兩種化合物就可以促進它們形成肌肉骨骼組織。
研究團隊還利用胚胎干細胞構建出一種類似的模型，然后發現在小鼠和人類細胞培養皿中，這種分節時鐘開始滴答作響，并且這些細胞首先并不需要放置在與人體更接近的三維支架上。
令人吃驚的是，它在二維模型中起作用。這是一種理想的模型。研究團隊發現這種分節時鐘在人類細胞中每5小時滴答一次，在小鼠細胞中每2.5小時滴答一次。他們表示這種頻率上的差異與小鼠和人類在妊娠時間上的差異是一致的。
實驗室的下一個項目之一是研究是什么控制著這種分節時鐘的可變速率，更雄心勃勃的是，是什么調控著不同物種的胚胎發育時間。有許多非常有趣的問題需要解決。