小鼠类原肠胚发育中的形态发生约束：对哺乳动物原肠作用机制与体型调控的启示

这篇研究通过类原肠胚（gastruloid）模型系统，揭示了胚胎尺寸对哺乳动物原肠作用（gastrulation）中前-后轴（AP axis）形成的关键影响。研究发现Brachyury（Tbxt）表达域的时空动态与尺寸相关，其多焦点（multifoci）融合过程受平面细胞极性（PCP）、E-cadherin介导的细胞粘附调控。突破性地指出Nodal信号梯度异常会导致微型类原肠胚出现神经命运偏倚，为理解胚胎发育尺寸补偿机制提供了全新视角。

　　

Highlight

哺乳动物胚胎尺寸受到严格调控，具有校正尺寸缺陷的检查点和补偿机制。本研究利用类原肠胚（gastruloid）——一种不受大多数尺寸控制影响的干细胞类胚胎系统，探索尺寸在哺乳动物胚胎发生涌现特性中的作用。

Robustness of gastruloid development

类原肠胚发育的稳健性

类原肠胚在特定尺寸范围内展现出稳定的形态和转录特征。但尺寸会影响动态过程，超出稳健形态发生范围时，前-后轴（AP）延伸的精确性将受损。轴延伸过程需要活跃的细胞收缩性、平面细胞极性（PCP）、粘附及细胞接触重塑。较小类原肠胚更早启动延伸，这与Brachyury极化提前相关。Brachyury表达能增强组织流动性，轴形成受Brachyury多焦点融合与延伸程序启动时机的平衡调控。超出稳健范围的尺寸会改变组织组成比例——微型聚集体呈现神经命运偏倚，伴随由Nodal信号活性差异导致的轴旁中胚层缺失。

Discussion

尺寸控制与模式缩放是动物胚胎发生的固有特征。类原肠胚为研究这些特性提供了独特平台，特别是在缺乏胚胎外组织约束的条件下。我们发现尺寸通过影响Tbxt表达域的空间组织来调控发育：较大类原肠胚中多轴形成与Tbxt多焦点融合困难相关，这些焦点富含E-cadherin，提示差异粘附驱动的细胞分选机制。类似机制也见于类原肠胚中Wnt信号域的建立过程。最小尺寸的类原肠胚则因Nodal表达水平改变导致谱系分配异常。这些发现揭示了协调信号传导、基因表达与形态发生的全局尺寸参照机制。

Conclusion

类原肠胚系统揭示了胚胎尺寸对哺乳动物原肠作用的核心调控作用：Brachyury表达动力学决定轴形成精度，Nodal信号梯度影响谱系分配。该研究为理解发育稳健性与模式缩放提供了新范式，对干细胞工程与再生医学具有重要启示。