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2D 类原肠胚(2D gastruloids)此前因培养时间受限难以深入研究。研究人员开展 2D 类原肠胚延长培养研究,成功将培养时间延长至 10 天,发现 2 - 4 天有可重复形态发生阶段,多种中胚层细胞有序产生。该成果为研究人类中胚层分化和形态发生提供有力模型。
用 BMP4 处理的微图案化人类多能干细胞(即二维(2D)类原肠胚(2D gastruloids)),是研究人类原肠胚形成最常用的干细胞模型之一。因其操作简便且可重复性强,该系统非常适合用于组织模式的高通量定量研究,让我们对哺乳动物原肠胚形成机制有了诸多新认识。然而,在早期实验方案中,2D 类原肠胚在培养约 2 天后就会失去组织结构,所以此前相关研究仅开展到这个时间点。
此次,研究人员报告了一种可将 2D 类原肠胚培养延长至 10 天的新模型。研究发现,在培养的第 2 - 4 天,会出现一个高度可重复的形态发生阶段。在此期间,细胞从类似原条的区域定向迁移,在类似上胚层的下方形成一层中胚层。多种类型的中胚层细胞有序产生,具有显著的空间分布特征,比如在细胞集落边缘的类似侧板中胚层的细胞,以及在集落内部更靠里位置的类似轴旁中胚层的细胞。单细胞转录组学分析显示,这些细胞与人类和非人灵长类胚胎中的中胚层细胞极为相似。研究结果表明,2D 类原肠胚的延长培养为研究人类中胚层分化和形态发生提供了一个强大的模型。