新华全媒+｜最新研究揭示哺乳动物胚胎早期器官发育“密码”

先天性心脏病是新生儿最常见的出生缺陷类型。我国科学家最新研究发现，哺乳动物胚胎发育早期存在一个器官(qìguān)原基决定区，为(wèi)先天性心脏病等出生缺陷防治与再生医学研究提供了关键理论基础。6月18日(rì)，国际学术期刊《细胞》在线发表了这一研究成果(yánjiūchéngguǒ)。 哺乳动物早期胚胎的(de)细胞团决定着心脏、肺、肝脏等器官的形成，其发育机制是生命科学(shēngmìngkēxué)领域的重点研究方向。为探究器官发育异常的深层原因，国家重点研发计划项目首席科学家、东南大学生命科学与技术学院(xuéyuàn)教授林承棋带领研究团队对小鼠(xiǎoshǔ)胚胎进行(jìnxíng)单细胞空间组学分析，以捕捉器官形成的动态过程。 东南大学研究团队建构的(de)小鼠三维(sānwéi)数字胚胎。（受访者(shòufǎngzhě)供图）　　“空间组学分析好比(hǎobǐ)是给每个细胞装上GPS定位，记录下空间位置信息和基因表达的特征。”林承棋介绍，这项研究前后历时6年，建构了多个覆盖小鼠原肠(yuáncháng)运动后期至心脏等器官原基形成期的单细胞精度三维数字胚胎，累计解析超十万个细胞的基因表达信息。 研究发现，小鼠胚胎发育到7.75天时，胚内-胚外交界处出现一个独特的信号(xìnhào)“洼地”——器官原基决定区（PDZ）。此时该区域紧邻的胚内、胚外部分(bùfèn)分别呈(chéng)高浓度的信号抑制分子(fènzǐ)和激活性配体分子，但(dàn)区域内呈现低信号活性“洼地”，表达多种受体信号基因，由此形成(xíngchéng)易于接收多胚层信号调控输入、驱动心脏与前肠等器官原基协同发育的微(wēi)环境。微环境信号被转化为基因选择性表达指令后，驱动心脏等器官原基形成。 “PDZ区域的(de)发现证实了在胚胎器官发育的关键窗口期(chuāngkǒuqī)，遗传因素或环境因素对PDZ微环境的干扰可能(kěnéng)导致器官原基形成异常。”发育与疾病相关基因教育部重点实验室教授罗卓娟指出(zhǐchū)，这项(zhèxiàng)研究首次在单细胞精度揭示了器官原基形成的时空动态，为先天性(xiāntiānxìng)心脏病等出生缺陷及相关疾病防治提供了更精准的科学依据，同时也为学界理解器官再生、肿瘤发生等重大科学问题提供了全新方法论。（记者(jìzhě)柯高阳）