揭秘胚胎头部形成过程干细胞懂流体力学-国内聚焦-资讯-生物在线

揭秘胚胎头部形成过程干细胞懂流体力学

作者：上海研吉生物科技有限公司 2011-08-22T00:00 (访问量:2149)

据国外媒体报道，近日，巴黎狄德罗大学的研究员文森特弗勒里（VincentFleury）研究表明，在胚胎干细胞发育的早期阶段，干细胞折叠成U形结构前，会形成较平且整体性较强的细胞形态，在这个基础上发现，鸡胚的头部在形成发育阶段是由于相关胚胎结构之间以一定的速度相互碰撞融合的结果，其中符合了流体力学的特征。

　　本项研究首次使用了高分辨率的观测工具，即时间延迟显微技术，这种显微镜能像放电影一样将胚胎发育的头两天内的情况一帧一帧地显示出现，并且还具备非常高的分辨能力。在此之前，在相关研究中采用了其他较为复杂的成像技术，不仅费用昂贵，在成像清晰度上还不够准确。研究人员在进行实验前，将鸡的胚胎从蛋壳中取出，并且将卵黄也除去，而之所以把卵黄也去除，是因为在本次研究中观察胚胎在头48小时内不需要卵黄参与，之后提供实验对象在适当的温度条件下。

　　而之前的相关研究中，研究方向主要集中在单个细胞的发育情况上。而巴黎狄德罗大学进行的本项研究中，将胚胎作为一个整体进行考虑，而这个时期的胚胎外形就有点像个橡皮泥，更形象的比喻可以参考西班牙画家萨尔瓦多.达利(SalvadorDali)创作的作品《记忆的永恒》中出现的“熔化的时钟”，形象地描述出了这个时期的胚胎外形。此外，在本次研究中，研究人员还测量了胚胎上各检测点位的速度参数，以及各点的粘弹性特征。将这些数据整合到胚胎相关的生物学参数上，比如细胞的粘度、厚度和整体的尺寸大小等。最后，研究人员完成了一个关于胚胎早期发育的运动模型。

　　研究结果发现，在这些非常吸引人的胚胎结构上，使用相关数学公式可以用来描述胚胎的某些行为特征，同时可以用向量赋予胚胎发育的运动模型中，以表示胚胎细胞的流体力学特征。具体的表现为：当干细胞的相关部分在发育过程中发生碰撞，U形结构的两端就会受力融合在一起，这可以想象为U形磁铁的两个N极和S级相互合并的过程，之后就导致了鸡的头部的形成。

　　这项研究的结果表明，胚胎中（鸡胚）头部的发育过程不仅仅是由于一系列的基因开关（密码启动子）参与活动，而且除了生物化学过程之外，在胚胎早期发育过程中还存在着物理过程起着重要的作用，就像实验中证明的在鸡胚头部形成过程中，干细胞发育流程有着明显的流体力学特征，这些运动的综合作用，最终使得鸡胚的头部逐渐形成。而之前的研究中，忽略了这些物理过程在其中起到的作用。

　　对鸡胚在发育过程中头部形成符合流体力学特征的研究，为脊椎动物的研究发展提供了一个新的亮点，可最终为科学家研发再生性的药物提供了一个新的线索。类似的关于胚胎早期肢体发育的研究已经刊登在8月出版的（《欧洲物理学期刊－应用物理》）上。

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