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牛胚胎完全再生胎盘形成细胞

小牛是从缺乏细胞的胚胎中诞生的,而这些细胞构成胎盘的很大一部分,从而为哺乳动物胚胎的再生能力提供了新的见识。

哺乳动物的发育始于单个细胞-受精卵。卵经过多个细胞分裂以增加其细胞数量,然后开始形成一个球形结构,内部有一个腔,称为胚泡。胚泡由两种类型的细胞组成,即内部细胞团(ICM)和滋养外胚层(TE),它们分别发育为胚胎固有体和大部分胎盘。

北海道大学的川原真伸(Manabu Kawahara)领导的科学家表明,由于牛ICM细胞可以再生TE,因此它们能够形成胚胎和胎盘。该研究发表在《生物化学杂志》上,成为《华尔街日报》网站上从2019年11月至2019年12月最受欢迎的50篇论文之一。

为了检查ICM再生TE的能力,研究人员培养了小鼠和牛的囊胚,并从两个囊胚中去除了全部TE。他们发现两个胚泡都在24小时内恢复了球形。但是,在牛细胞(97%)中重组胚泡的再生速率显着高于小鼠细胞(57%)。与小鼠胚泡相比,牛胚泡在细胞数量上的恢复更为完整,这表明牛细胞具有更高的再生能力。

进一步的实验表明,小鼠再生胚泡的TE中蛋白质表达异常,而牛再生胚泡总体上显示正常基因表达。

为了测试其发育能力,研究人员随后将再生的胚泡转移给了雌性受体。胚胎移植后,令他们惊讶的是,四头母牛中的一头怀孕了,一头雌性小牛天生就带有明显的正常胎盘。相反,转移给受体的100多个小鼠胚胎中没有一个发育到足月。

“我们将继续监测由再生胚泡产生的小牛的健康状况,” Manabu Kawahara说。“我们的研究表明,我们可以删除并使用大部分TE进行基因检测,以育种质量提高的牛。而且,进一步的研究可以揭示哺乳动物细胞命运决定的机制及其物种之间的差异。”

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