在進(jìn)化過程中，人類失去了激活一種名為胚胎滯育的生殖機制的能力，這種機制通常在胚泡階段減緩發(fā)育。與仍保留這一能力的哺乳動物不同，人類無法暫停發(fā)育，盡管這可能有助于提高胚胎和母體的生存機會。

不過，胚胎滯育的機制仍潛藏于我們細(xì)胞中。來自馬克斯·普朗克分子遺傳學(xué)研究所和奧地利科學(xué)院分子生物技術(shù)研究所的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，我們可能會重新獲得激活這一機制的能力，這或許能改善體外受精（IVF）的效果。

這些研究成果發(fā)表在《細(xì)胞》期刊上，標(biāo)題為“mTOR活性調(diào)節(jié)人類胚泡階段的發(fā)育進(jìn)程”。研究者們利用干細(xì)胞模型，展示了調(diào)節(jié)一種特定分子通路——mTOR信號通路，可以誘導(dǎo)出一種類似滯育的休眠狀態(tài)。

研究者們表示：“我們展示了降低mTOR信號通路的活性，可以使人類多能干細(xì)胞和胚泡進(jìn)入一種有限增殖、發(fā)育進(jìn)程緩慢、與子宮內(nèi)膜細(xì)胞附著能力降低的休眠狀態(tài)?！边@些體外實驗表明，類似其他物種的機制，人類細(xì)胞在胚泡階段也具有進(jìn)入休眠的能力，而且這一過程是可逆的。

在一些哺乳動物中，胚胎滯育通常發(fā)生在胚胎植入子宮之前。此時胚胎處于漂浮狀態(tài)，妊娠周期被延長，這種休眠狀態(tài)可以持續(xù)數(shù)周或數(shù)月，待條件合適時再恢復(fù)發(fā)育。

雖然一些失去自然激活這一機制的哺乳動物仍能通過實驗手段誘導(dǎo)滯育，例如將不自然滯育的羊胚泡轉(zhuǎn)移到誘導(dǎo)滯育的小鼠子宮中，但人類細(xì)胞是否能夠響應(yīng)滯育信號的問題仍未得到解決。此次研究由馬克斯·普朗克的阿伊丹·布魯特-卡爾斯利奧古和IMBA的尼古拉斯·里夫倫共同領(lǐng)導(dǎo)。

研究者們成功識別了控制胚胎滯育的分子機制，表明這些機制在人體細(xì)胞中是可操作的。研究中，科學(xué)家們并未對人類胚胎進(jìn)行實驗，而是使用了人類干細(xì)胞和基于干細(xì)胞的胚泡模型，即胚泡體，這為研究提供了科學(xué)和倫理的替代方案。

研究表明，調(diào)節(jié)mTOR信號通路可以誘導(dǎo)干細(xì)胞模型進(jìn)入類似滯育的休眠狀態(tài)?！癿TOR通路是小鼠胚胎發(fā)育的主要調(diào)節(jié)因子，”布魯特-卡爾斯利奧古表示，“當(dāng)我們用mTOR抑制劑處理人類干細(xì)胞和胚泡體時，觀察到發(fā)育延遲，這意味著人類細(xì)胞能夠利用分子機制來實現(xiàn)類似滯育的反應(yīng)?！?/p>

這一休眠狀態(tài)表現(xiàn)為細(xì)胞分裂減少、發(fā)育速度減慢以及與子宮內(nèi)膜附著能力降低。重要的是，進(jìn)入這一休眠狀態(tài)的能力似乎僅限于短暫的發(fā)育時期。

“胚泡體的發(fā)育時間可以在胚泡階段延展，這正是大多數(shù)哺乳動物滯育發(fā)生的階段，”共同第一作者丹努爾·P·艾耶爾表示。此外，這種休眠狀態(tài)是可逆的，胚泡體在重新激活mTOR通路后會恢復(fù)正常發(fā)育。

研究者們總結(jié)道，盡管人類失去了自然進(jìn)入滯育狀態(tài)的能力，但這潛在的能力可能是進(jìn)化過程中的一個遺跡。“雖然我們已失去自然滯育的能力，但這些實驗表明我們依然保留了這一內(nèi)在能力，未來可能會重新利用它。”里夫倫補充道?；A(chǔ)研究中，一個問題是人類和其他哺乳動物細(xì)胞是否通過相似或不同的途徑進(jìn)入休眠狀態(tài)，并在何種情況下使用這一機制來暫?；蛘{(diào)整發(fā)育和植入的時機。

該團(tuán)隊的發(fā)現(xiàn)可能對生殖醫(yī)學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響?！耙环矫妫铀侔l(fā)育通常被認(rèn)為能提高體外受精的成功率，增強mTOR活性可能實現(xiàn)這一目標(biāo)；另一方面，在體外受精過程中誘導(dǎo)休眠狀態(tài)可以提供更大的時間窗口來評估胚胎健康，并與母體同步，以提高植入的成功率?！?/p>

總的來說，這些新發(fā)現(xiàn)為我們早期發(fā)育過程的機制提供了前所未有的見解，可能為提升生殖健康開辟新的途徑?！斑@一激動人心的合作證明了，通過結(jié)合各自的專業(yè)知識，可以解決復(fù)雜的生物學(xué)問題，”研究的共同第一作者海達(dá)爾·海達(dá)里·科赫伊表示。“我相信，這項工作不僅強調(diào)了合作在推進(jìn)科學(xué)中的重要性，還開啟了進(jìn)一步理解細(xì)胞如何感知各種信號并為其發(fā)育之旅做準(zhǔn)備的可能性。”

參考文獻(xiàn)：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0092867424009772

編輯：周敏

排版：李麗