胚胎模型研究突破 - 研究团队使用化学小分子将小鼠胚胎干细胞诱导转化为新型类全能干细胞"胚胎始源细胞"(EFC)，首次实现从8-16细胞到早期器官发生的体外胚胎重构全过程[2][3] - EFC细胞在体内外均能确定所有囊胚谱系，包括胚胎谱系和额外胚层谱系，构建的胚胎模型能真实再现器官形成开始的发育过程[6] - 该模型形成6-14对体节、前脑/中脑/后脑、弯曲心管、眼泡、尿囊等早期器官雏形及结构清晰的肠道[6] 技术方法创新 - 仅使用CHIR-99021、E-616452、Lif、AM580四种化学小分子诱导产生EFC细胞[6] - 突破转基因依赖和多系混合的限制，实现直接、快速、高效且准确的体外胚胎发育模型构建[8] - 创新模型模拟小鼠胚胎早期多胚层协同发育的复杂过程[3] 研究应用价值 - 为器官发生发育、疾病机制及再生医学研究提供新方案和革命性工具[3] - 胚胎始源细胞系统(iEFC)能生成可扩展且忠实的胚胎模型(iEFC-EM)[9] - iEFC-EM在体外重现小鼠胚胎发育过程直至器官形成阶段[9]

研究背景与意义 - 线粒体是真核细胞重要细胞器 与真核细胞的共生关系可追溯至17亿年前 对真核生物进化、多样化及生存至关重要[2] - 线粒体功能超越"能量工厂"刻板印象 在细胞凋亡、分化、信号转导、衰老及发育时机等过程中发挥关键作用 但哺乳动物发育对线粒体的依赖程度仍是未解问题[3] 技术突破 - 研究团队开发强制线粒体自噬新技术 通过表达PRKN蛋白并使用寡霉素A和抗霉素A处理 实现体外或体内减少或完全去除线粒体[6] - 该技术可生成不含线粒体的多能干细胞 为研究线粒体在细胞多能性和胚胎发育中的作用提供新工具[6][8] 实验发现 - 去除所有线粒体的多能干细胞停止分裂但仍可存活3-5天 该现象在小鼠胚胎干细胞、小鼠上胚层干细胞及携带MELAS突变的人诱导多能干细胞中均得到验证[8] - 线粒体缺失导致核基因组中788个基因活性降低 1696个基因活性升高 多能干细胞保留分化能力并接管线粒体的能量生产等功能[8] - 人类与非人灵长类复合细胞选择性保留人类线粒体基因组 经过数百万年进化分离后 线粒体在支持多能性方面仍基本可互换[9] - 小鼠胚胎丢失65%线粒体导致着床失败 丢失三分之一线粒体出现发育延迟 但能在受精后11-12天将线粒体数量调节回正常水平并完成正常发育[11] 应用前景 - 强制线粒体自噬技术为探索线粒体在发育、疾病和跨物种生物学作用开辟新途径 有望促进线粒体疾病研究和疗法开发[3][8] - 该技术提供强大研究工具 可用于研究线粒体在细胞功能、组织器官发育、衰老和物种进化中的不同作用[15]