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最新研究揭示哺乳動物胚胎早期器官發育“密碼”

2025/6/19 9:47:39    來源：新華社CNML文字

　　新華社南京6月18日電（記者柯高陽）先天性心臟病是新生兒最常見的出生缺陷類型。我國科學家最新研究發現，哺乳動物胚胎發育早期存在一個器官原基決定區，為先天性心臟病等出生缺陷防治與再生醫學研究提供了關鍵理論基礎。6月18日，國際學術期刊《細胞》在線發表了這一研究成果。

　　哺乳動物早期胚胎的細胞團決定著心臟、肺、肝臟等器官的形成，其發育機制是生命科學領域的重點研究方向。為探究器官發育異常的深層原因，國家重點研發計劃項目首席科學家、東南大學生命科學與技術學院教授林承棋帶領研究團隊對小鼠胚胎進行單細胞空間組學分析，以捕捉器官形成的動態過程。

　　“空間組學分析好比是給每個細胞裝上GPS定位，記錄下空間位置信息和基因表達的特征。”林承棋介紹，這項研究前后歷時6年，建構了多個覆蓋小鼠原腸運動后期至心臟等器官原基形成期的單細胞精度三維數字胚胎，累計解析超十萬個細胞的基因表達信息。

　　研究發現，小鼠胚胎發育到7.75天時，胚內-胚外交界處出現一個獨特的信號“洼地”——器官原基決定區（PDZ）。此時該區域緊鄰的胚內、胚外部分分別呈高濃度的信號抑制分子和激活性配體分子，但區域內呈現低信號活性“洼地”，表達多種受體信號基因，由此形成易于接收多胚層信號調控輸入、驅動心臟與前腸等器官原基協同發育的微環境。微環境信號被轉化為基因選擇性表達指令后，驅動心臟等器官原基形成。

　　“PDZ區域的發現證實了在胚胎器官發育的關鍵窗口期，遺傳因素或環境因素對PDZ微環境的干擾可能導致器官原基形成異常。”發育與疾病相關基因教育部重點實驗室教授羅卓娟指出，這項研究首次在單細胞精度揭示了器官原基形成的時空動態，為先天性心臟病等出生缺陷及相關疾病防治提供了更精準的科學依據，同時也為學界理解器官再生、腫瘤發生等重大科學問題提供了全新方法論。

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