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研究人员发现心脏的胚胎起源

弗朗西斯·克里克研究所的研究人员研究了胚胎发育过程中心脏形成的最早时间点,并首次揭示了心脏的每个部分都有一个独特的起源。他们对小鼠的研究发表在今天的PLoS Biology上,对理解先天性心脏病具有重要意义。

随着胚胎的发育,细胞变得越来越特化以形成不同的组织和器官。一个关键时期被称为原肠胚形成,它导致身体主要组织的形成,包括心脏。

该团队是两个领先的克里克发育生物学实验室之间的合作,确定了在原肠形成过程中形成心脏的细胞,并追踪每个细胞从这个最早阶段到心脏完全形成的命运。

他们发现心脏的四个腔室都有不同的空间和时间起源。第一组细胞创建左心室,然后形成右心室,最后形成两个心房。

克里克发育生物学实验室负责人吉姆史密斯说:“研究胚胎中不同类型的细胞如何在正确的时间和地点形成对于理解为什么有时会出错至关重要。先天性心脏病会影响一个人在全球 180 名婴儿中,像我们这样的工作可能有助于解释为什么只有一个心室受到心脏缺陷的影响,例如左心室发育不全。”

在他们的研究中,该团队首先测量了单个细胞中的基因活性,并得出结论,在胚胎发育的早期阶段,心脏的前身中存在不同的基因活跃。这意味着它们将被分配到心脏的不同解剖结构。

然后,他们使用一种称为多光子实时成像的先进成像技术对子宫外发育的小鼠胚胎进行显微镜拍摄。他们能够跟踪单个细胞在胚胎中迁移以建立心脏不同部位时的命运。

克里克的主要作者兼博士后培训研究员 Kenzo Ivanovitch 说:“我们发现心脏的不同部位出现在不同的位置可能有助于研究人员使用干细胞建立更好的模型。目前的方法产生心房和心室细胞的混合物,这些细胞可以使研究影响特定心室的疾病变得更加困难。

“我们现在可以设想生成预先确定成为心脏特定部位的细胞,并可以使用这些细胞来模拟疾病或开发和测试新的再生疗法。”

克里克发育动力学实验室负责人 James Briscoe 说:“具有不同起源的不同心脏细胞群可能意味着每个组都对遗传或环境变化具有独特的倾向或敏感性。

“新技术让我们对发育中组织中单个细胞的构成和行为有了前所未有的了解。这提供了对先天性疾病原因的新理解,并确定了新治疗的目标。”

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