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图1 基于三维囊胚培养的食蟹猴神经胚发生
图2 猴体外胚胎发育与早期器官发生
在国家自然科学基金项目（批准号：82192870、82192871）等资助下，中国科学院动物研究所王红梅研究员团队、昆明理工大学谭韬教授团队分别在揭示灵长类胚胎中晚期原肠运动和早期器官发生关键事件方面取得进展，研究成果同期以“基于三维囊胚培养的食蟹猴神经胚发生（Neurulation of the cynomolgus monkey embryo achieved from 3D blastocyst culture）”和“从囊胚到早期器官发生的猴体外胚胎发育（Ex utero monkey embryogenesis from blastocyst to early organogenesis）”为题，以共同封面形式于2023年5月11日在《细胞》（Cell）杂志上发表。文章链接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)00415-4和https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)00416-6。
流产、出生缺陷等疾病的发生与早期胚胎发育异常直接相关。解析早期胚胎发育调控机制，有助于深入理解早期胚胎发育及异常胚胎的发生过程，进而从根源上降低流产和出生缺陷等疾病发生率。但由于人早期胚胎极难获取，且相关研究受到严格的伦理限制，对人植入胚胎发育，尤其是原肠运动及早期器官发生过程中的重要事件知之甚少。非人灵长类与人类在进化上相近，发育生物学特征高度相似，是研究人早期胚胎发育可靠的替代模型。搭建非人灵长类胚胎体外培养体系，揭示胚胎发育特征，将极大提升对人类在内的灵长类早期胚胎发育及相关疾病机理的认识。
两团队分别开发了可支持食蟹猴胚胎体外发育的三维长时程培养体系，将非人灵长类胚胎的体外培养延长至早期器官发生阶段，重现并系统研究了这一阶段的多个重要发育事件。
王红梅团队利用全新的三维长时程体外培养（pIVC）系统，着重探究了食蟹猴早期神经胚发育过程。在体外培养胚胎中检测到神经外胚层闭合形成神经管与神经板边缘分化的神经嵴细胞，发现神经管沿前后轴形成前脑、中脑和后脑/脊髓的分化区域，以及沿背腹轴形成顶板、多种神经祖细胞和底板的特化区域。研究者还证明pIVC胚胎可重现中晚期原肠运动阶段原始生殖细胞分化、中胚层和内胚层分化等特征，并进一步描绘了此阶段胚胎的细胞组分、DNA甲基化和染色质开放程度等特征，证实体外培养的食蟹猴胚胎可重现体内正常胚胎的细胞谱系和分子特性（图1）。
谭韬团队利用开发的猴宫外培养体系，重点研究了食蟹猴早期胚胎造血谱系特化、早期肠形成，以及原始生殖细胞的迁移与成熟等。首次精确识别和解析了非人灵长类胚胎第一波次造血的关键前体细胞，发现体外培养的食蟹猴胚胎早期肠细胞亚群与体内正常猴胚胎及人胚胎高度一致；在此基础上探究了灵长类前/后肠形成的关键信号通路，描绘了内脏内胚层细胞参与前/后肠发育的谱系分化过程，并揭示了原始生殖细胞向卵黄囊迁移时的代谢模式转变特征，以及胚胎发育过程中X染色体的剂量补偿调控过程（图2）。
两项研究系统解析了非人灵长类胚胎中晚期原肠运动至早期器官发生过程，填补了该阶段的领域空白，为灵长类胚胎和基于干细胞构建“类胚胎”的体外培养提供了参考体系，为深入了解人类早期胚胎发育机制，以及早期胚胎发育异常相关疾病的病理特征提供技术平台和理论依据。