《科学》：发育生物学领域又一颠覆性发现

生物通报道：上周Science杂志海德尔堡欧洲分子生物学实验室(European Molecular Biology Laboratory，EMBL)的研究人员Jochen Wittbrodt和其在EMBL的研究小组报道在胚胎发育早期，除预计发育成为眼睛的细胞能够自行迁移到正确位置，其它组织也是由单个细胞的迁移完成的，而不是传统意义上认为的来自于整个组织层（sheets of entire tissues）。

　　

生物通报道：眼睛是胚胎发育早期可以辨认的结构之一，它们由胚胎中最终可以发育成大脑的管状组织（tube-shaped tissue）一侧的突起发育而来。最近，海德尔堡欧洲分子生物学实验室(European Molecular Biology Laboratory，EMBL)的研究人员Jochen Wittbrodt和其在EMBL的研究小组利用先进的显微技术跟踪青鳉（Medaka）透明胚胎中个体细胞发现，在胚胎发育早期，预计发育成为眼睛的细胞既已出现，并且这些细胞如以前所料会自行迁移到正确位置，研究结果刊登于上周Science杂志。另一颠覆教科书传统发育学过程理论模型的发现是：其它组织也是由单个细胞的迁移完成的，而不是传统意义上认为的来自于整个组织层（sheets of entire tissues）。

 

Wittbrodt 说：“你可以将神经管（tube）看作一只形状如同米老鼠的干瘪的气球。随着青鳉胚胎的生长，眼睛会在管上突出出来，就像将米老鼠气球吹气后两只耳朵会张开一样。许多同行认为突出部分是临近区域的细胞发育来的，但是我们的观察发现：是从中心区域的迁移到预计发育为突出部位的单个细胞发育为“耳朵”，就像微小的橡胶粒被从气球内部的空气中吹出来。

 

2001年，Wittbrodt实验室研究员Felix Loosli发现一种叫做Rx3的蛋白与眼睛的生成有关，只有预计发育为眼睛的细胞在胚胎发育早期过程中才会表达这种蛋白。Wittbrodt实验室的另一位研究人员Martina Rembold用荧光信号对这些蛋白进行标记，在显微镜下识别这些细胞，用剑桥大学Richard Adams开发的软件对这些荧光标记蛋白进行跟踪观察，最后根据成百上千张图片制作3D动化。

 

Rembold说：“Rx3对于细胞维持同一性具有重要作用，并且告诉细胞的迁移方向。正常情况下，单个细胞会一个接着一个地从胚胎大脑的中心迁移出来形成眼睛；在没有Rx3的青鳉胚胎细胞系中，没有眼睛出现并且没有任何信号告诉这些预计发育为眼睛的细胞的正确去向，所以它们仍然停留在大脑中。”

 

Rx3为预计发育为眼睛的细胞的迁移指明了正确的方向。在Rx3的带动下，眼睛细胞逆胚胎大脑中的细胞流运行到预期发育地点。假如Rx3缺失，眼睛细胞失去了向导，会跟随其它大多数大脑细胞迁移到别处。

 

发育生物学上一般认为许多其它器官的胚胎发育形式为：只有当附近的细胞形成的薄片扩张到初具一定的器官模型后才会发育。研究人员通过此次研究认为器官更有可能是由单一细胞的迁移形成的。

 

Wittbrodt 说：“我们知道，细胞迁移在其它许多器官的形成过程中，比如心脏的形成过程中发挥重要作用。研究人员一直希望弄清组织发生的机制和早期胚胎中细胞的运动形式，以破译指导这些细胞迁移方向的信号。对单一细胞进行跟踪的手段有助于我们更容易地弄清这些过程。”（生物通记者 子元）