青科沙龙第79期 | Cell-干细胞的多能性及其应用

哺乳动物中，生命是由单细胞受精卵发育而来。受精卵卵裂形成桑葚胚，桑葚胚细胞极化进一步发育形成具有不同谱系细胞类型的囊胚。囊胚对应的细胞谱系分别是：囊胚腔内由上胚层（Epiblast）和原始内胚层（Primitive endoderm）组成的内细胞团（Inner cell mass），未来发育成胎儿以及羊膜；囊胚外层致密的扁平细胞，称为滋养层（Trophectoderm），胚胎后期将发育成胎盘等组织；因此上胚层被称为胚内细胞，原始内胚层和滋养层被称为胚外细胞。胚内和胚外组织之间相互作用及其精确调控在维持干细胞自我更新及胚胎发育过程中起着重要作用。但由于囊胚特别是灵长类囊胚难以获得及研究手段有限，对于囊胚时期各谱系干细胞自我更新及其互作机制知之甚少，建立囊胚时期三谱系干细胞系并建立细胞胚胎发育体外模型是研究这一难题的有效手段之一。

虽然囊胚来源的胚胎多能干细胞（Embryo stem cells, ESCs）、胚外内胚层干细胞（Extraembryonic endoderm stem cells ，XENs）和滋养层干细胞（Trophoblast stem cells，TSC）系已经在多种哺乳动物中获得（3-16），并对其生物学特性进行了研究。然而现有胚内、胚外干细胞培养体系相互独立，一来不能模拟早期发育环境；二来无法通过简单的共培养体系来研究早期发育时期细胞互作机制。因此，亟待建立一种能同时维持胚内、胚外干细胞自我更新的培养体系并探究胚胎干细胞与胚胎外干细胞之间的互作机制。

2023年12月4日，美国得克萨斯州西南医学中心吴军团队、省部共建非人灵长类生物医学国家重点实验室/昆明理工大学灵长类转化医学研究院谭韬/季维智团队，中国农业大学畜禽生物育种全国重点实验室魏育蕾团队，中科院动物所于乐谦团队合作在Cell杂志发表题为Dissecting embryonic and extra-embryonic lineage crosstalk with stem cell co-culture的文章。该研究意外发现在同一种培养体系下可以建立小鼠和食蟹猴囊胚来源的ESCs、XENs和TSCs细胞系，通过干细胞共培养方式构建囊胚时期细胞细胞互作环境，阐明了囊胚时期胚胎组织和胚外组织之间的相互作用及其调控机制。该研究不仅为胚胎和胚胎外组织之间互作机制解析提供了新的范式，也有助于我们深入理解早期胚胎发育的复杂调控模式。