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人类胚胎发育中，羊膜和胚外中胚层研究相对薄弱。研究人员建立体外模型研究羊膜发生和胚外中胚层形成。发现细胞密度影响非神经外胚层分化，明确了相关细胞分类及相互作用等。为深入了解胚胎发育机制提供依据。
在生命的奇妙旅程中，胚胎发育一直是科学界探索的重要领域。其中，胚胎发育时的羊膜和胚外中胚层，就像隐藏在胚胎发育进程中的神秘宝藏，对胎儿的正常发育起着至关重要的作用。羊膜作为一种无血管的胚外膜，为胚胎营造了一个安全的 “小天地”，而胚外中胚层则参与构建了胚胎发育所需的各种支持结构。然而，与深入研究的胚胎本身相比，这些胚外组织却常常被忽视。
不同物种的胚外组织发育存在显著差异，小鼠作为常用的研究模型，其发育过程有着独特的形态特征，与人类胚胎发育存在诸多不同。例如，小鼠胚胎的上胚层倒置，胚外膜的排列方式也和其他物种不同。这就使得从研究小鼠胚胎发育获得的成果，不能直接套用到人类胚胎发育的研究中。因此，深入探究人类胚胎发育过程中羊膜和胚外中胚层的奥秘迫在眉睫。
为了揭开这些谜团，研究人员开展了一系列研究。研究人员建立了体外模型，用于研究人类羊膜发生和胚外中胚层形成，对相关问题进行了深入探讨，相关研究成果发表在《Developmental Biology》上。
在研究过程中，研究人员用到了多种关键技术方法。首先是体外培养技术，利用人类多能干细胞（hPSCs）进行培养，为后续实验提供细胞来源。其次是单细胞 RNA 测序技术，通过对细胞转录组的分析，了解细胞的分子特征和发育轨迹。另外，还运用了免疫荧光染色技术，直观地观察细胞和组织的形态及分子表达情况。
研究人员针对多个方面展开研究，取得了一系列重要成果。
- 羊膜细胞的分类：人类羊膜细胞（amnioblasts）由多能上胚层分化而来，表达 ISL1、VTCN1 和 GABRP 等独特标记物。近期发现一种早期羊膜细胞群体，其转录特征与滋养外胚层相似，不表达已知的羊膜外胚层标记物，但具有形成腔状结构的能力。目前其在体内的位置尚未确定，可能是上胚层的一个亚群。
- 细胞密度对非神经外胚层分化的调控：研究发现，相同的多能细胞群体在相同的分化信号下，会因细胞密度不同而产生不同的发育结果。高细胞密度能维持羊膜细胞在表面外胚层状态的分化，而细胞暴露于无细胞空间对区分非神经外胚层谱系至关重要。在二维类原肠胚模型中，hPSCs 会根据与集落边缘的距离对分化信号做出不同反应，可能是 BMP 和 TGF-β 信号活动的差异导致了非神经外胚层的分化差异。
- 羊膜外胚层与上胚层的相互作用：通过聚集培养技术，研究人员发现羊膜细胞和未分化的 hPSCs 聚集培养时，会形成中胚层和内胚层标记物的梯度表达，且与 CHIR 处理的多能细胞共培养时，羊膜细胞会形成类似羊膜腔的结构。这表明多能上胚层分化的进程有助于形成合适的羊膜结构，羊膜外胚层与分化中的上胚层之间的反馈回路对人类胚胎结构的发育可能很重要。
- 胚外中胚层的起源：关于灵长类胚外中胚层的起源存在两种假说，一种认为起源于下胚层，另一种认为起源于上胚层。体外分化模型研究发现，类似胚外中胚层的细胞可从幼稚 hPSCs 和类似下胚层的细胞中衍生而来，且 ABCP 培养体系能从常规 hPSCs 中产生具有胚外中胚层转录特征的细胞，支持了人类原肠胚形成前后的上胚层产生胚外中胚层的假说。
综上所述，该研究通过建立体外模型，对人类羊膜外胚层和胚外中胚层进行了深入探索。研究明确了不同羊膜细胞的特征和分类，揭示了细胞密度在非神经外胚层分化中的调控作用，以及羊膜外胚层与上胚层的相互作用机制，还对胚外中胚层的起源有了新的认识。这些研究成果为深入理解人类胚胎发育机制提供了重要依据，有助于推动发育生物学领域的发展，为未来相关疾病的研究和治疗提供理论支持。
