加利福尼亚州旧金山——2021 年 6 月 21 日——从一个圆形细胞球到一个有头有尾的胚胎是生物体发育中最关键的步骤之一。但是，细胞是如何开始沿着这条从头到尾的轴定向组织的，很难研究，因为它发生在胚胎发育的早期，在哺乳动物子宫的范围内。
现在，格拉德斯通研究所的科学家们创造了一种类器官——一种在实验室中生长的三维细胞簇——模拟胚胎神经系统最早的发育步骤。该类器官首次展示了人类脊髓细胞如何在胚胎中定向，并且可以阐明环境暴露或毒素如何使这一过程出错，从而导致早期流产和先天缺陷。
“这是任何生物体早期发育的关键点，因此拥有一个新模型来观察它并在实验室中研究它是非常令人兴奋的，”Gladstone 高级研究员 Todd McDevitt 博士说，他是已发表的新论文的高级作者。在《发展》杂志上。
在一个数周大的人类胚胎中，注定要成为脊椎和脊髓的细胞开始组装——从胚胎的头端开始并生长形成胚胎的尾部(或尾骨)端。该过程称为轴向伸长。
尽管科学家们已经在小鸡和小鼠胚胎中研究了这一过程，但他们还没有能够研究有助于向细胞发出“头部”或“尾部”信号的分子。更重要的是，与其他动物相比，人类身体结构的差异——例如没有尾巴——可能意味着对这些模式生物的观察结果不适用于人类。
McDevitt 团队的成员正在研究一种由一群脑细胞制成的新类器官，当时他们注意到某些条件允许细胞簇开始自发伸长，形成蝌蚪形结构，让人想起正在发育的脊髓。扩展的类器官进行了与脊髓发育时胚胎相同的转变——从细胞球转变为具有明显头部和尾部的东西，标志着脊柱的顶部和底部。
“类器官通常没有头尾方向性，我们最初并没有打算创造一个细长的类器官，所以我们看到这一点的事实非常令人惊讶，”格拉德斯通研究生尼克埃尔德说，他是一名联合研究人员。新论文的作者以及研究生 Emily Bulger 和前研究生 Ashley Libby 博士和 David Joy 博士。
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