研究改善了一个流行的哺乳动物发育实验模型，并在此过程中揭示了胚胎形成期间关键时期的内部运作。
来自密歇根大学医学院细胞与发育生物学系的博士候选人陈博涵和他们的同事们在伊德斯·赫姆斯克实验室的研究改善了一个流行的实验模型，并在此过程中揭示了胚胎形成期间关键时期的内部运作。
科学家研究发育部分是为了理解在身体结构形成过程中可能出现的问题。
最终的希望是能够预防先天缺陷，并识别流产的原因。
然而，在实验室中研究胚胎充满了重要的伦理和技术考虑。
为了减轻这些担忧，许多研究人员转向由干细胞组成的简单2D结构，称为肠胚体。
肠胚体是在体外（在培养皿中）生长或培养的，模拟一些最早的发育时刻，而不会发展成为人类。
肠胚体在实验中重现了一个称为胚层形成的过程的某些方面。
在胚层形成过程中，一种所谓的原始条带细胞产生了最终构成身体结构的三层胚胎层：外胚层（外层），形成皮肤、神经系统和其他外部结构；中胚层（中层），成为心脏、肌肉、骨骼和其他内部结构；和内胚层（内层），形成胃肠道、肺、肝脏和其他器官。
然而，肠胚体的体外培养通常只能持续两天，之后细胞变得无序并停止发育。
“我们开始使用不同的培养基，并对模型进行了几项其他改进，”赫姆斯克说。
“当我们尝试让细胞培养超过两天时，实际上成功了，并且做了一些非常有趣的事情。”
首先，团队观察到，发育中的中胚层的干细胞开始在原本单层细胞的底下移动，形成多层结构，正如在真实的胚胎中一样。
“这个过程很难可视化；我们甚至不知道在小鼠中是如何运作的，”赫姆斯克表示。
然而，他们扩展的模型使他们能够看到中胚层干细胞的迁移是从细胞群的边缘指向中心。
“这意味着有某种东西——我们还不知道是什么——告诉它们该往哪个方向去。我们现在有了一个设置，可以搞清楚是什么引导它们的移动，”赫姆斯克说。
这对弄清楚某些情况下问题出现的原因至关重要，例如先天性心脏缺陷的形成。
团队还确定，肠胚体中的中胚层细胞具有几种不同的亚型，表达不同的基因，他们通过荧光进行可视化。
“通过观察细胞表达的基因，你可以大致看出它最终会成为哪个器官，”他说。
赫姆斯克指出，这引出了一个问题：细胞在迁移之前是否知道自己的命运，还是它们所处的位置决定了它们将成为什么？
赫姆斯克希望能够继续这项工作，利用他们的扩展模型回答这些以及更多关于哺乳动物发育的问题。
“这是一个简单的模型，让我们能够看到在复杂的3D结构中非常难以观察的事物，同时捕捉生物现象，还能避免与胚胎工作相关的担忧。”
