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12月4日
，省部共建非人灵长类生物医学国家重点实验室、耀彩网灵长类转化医学研究院谭韬、季维智团队
，与美国得克萨斯州西南医学中心吴军、中国农业大学魏育蕾、中科院动物所于乐谦相助
，在CELL杂志揭晓题为Dissecting embryonic and extra-embryonic lineage crosstalk with stem cell co-culture的文章。

耀彩网灵长类转化医学研究院谭韬教授、季维智院士为文章的配合通讯作者
，谭韬实验室博士研究生张娥、博士研究生慈百全为论文的配合第一作者。

该研究发明在统一种作育系统下可以建设小鼠和食蟹猴囊胚泉源的ESCs、XENs和TSCs细胞系
，通过干细胞共作育方法构建囊胚时期细胞互作情形
，剖析了囊胚时期胚胎组织和胚外组织之间的相互作用及其调控机制。该研究不但为胚胎和胚胎外组织之间互作机制剖析提供了新的范式
，也有助于深入明确早期胚胎发育的重大调控模式。

哺乳动物中
，生命是由单细胞受精卵发育而来。受精卵卵裂形成桑葚胚
，桑葚胚细胞极化进一步发育形成具有差别谱系细胞类型的囊胚。囊胚对应的细胞谱系划分是：囊胚腔内由上胚层（Epiblast）和原始内胚层（Primitive endoderm）组成的内细胞团（Inner cell mass）
，未来发育成胎儿以及羊膜；囊胚外层致密的扁平细胞
，称为滋养层（Trophectoderm）
，胚胎后期将发育成胎盘等组织；因此上胚层被称为胚内细胞
，原始内胚层和滋养层被称为胚外细胞。胚内和胚外组织之间相互作用及其准确调控在维持干细胞自我更新及胚胎发育历程中起着主要作用。但由于囊胚特殊是灵长类囊胚难以获得及研究手段有限
，关于囊胚时期各谱系干细胞自我更新及其互作机制知之甚少
，建设囊胚时期三谱系干细胞系并建设细胞胚胎发育体外模子是研究这一难题的有用手段之一。

研究团队首先接纳激活FGF、TGF-β和WNT信号通路的要领乐成从小鼠与食蟹猴囊胚中建设胚胎和胚外干细胞系 （FTW-ESCs
，FTW-XEN和FTW-TSCs）
，并从克隆形态、免疫荧光、嵌合能力和转录组特征等多方面临小鼠与食蟹猴胚内、胚外干细胞系举行周全系统的研究（图1）。

A：小鼠FTW-mESCs/FTW-mTSCs/FTW-mXENs；B：食蟹猴FTW-cyESCs/FTW-cyTSCs/FTW-cyXENs。C：小鼠FTW-XEN、FTW-TSCs的胚外嵌合能力

基于这一作育系统
，研究团队划分将小鼠和食蟹猴FTW-ESCs和其差别胚外干细胞（FTW-XENs, FTW-TSCs）举行共作育
，发明FTW-ESCs增殖速率显著降低
，批注XENs对ESCs的具有物种守旧性的生长增殖有抑制作用。体内畸胎瘤实验效果也发明和单独注射小鼠FTW-ESCs形成的畸胎瘤相比
，同时注射小鼠FTW-ESCs和FTW-XENs形成的畸胎瘤体积和重量显着减小。进一步地
，研究职员通过剥除小鼠E6.5-6.75 天内脏内胚层（visceral endoderm, VE）24至48小时后发明
，VE 剥离小鼠的EPI增值速率更快细胞且数目更多。通过在E2.5小鼠胚胎作育基中添加MEK/ERK抑制剂PD0325901抑制原始内胚层（primitive endoderm, PrE）形成
，发明抑制PrE的胚胎其EPI的细胞数目和比照组胚胎相比显著增添
，并且注射成系的FTW-XEN细胞后可以回复EPI细胞数目
，进一步证实晰PrE细胞对EPI细胞的增殖调控（图2）。

A-D：畸胎瘤实验；E-F：疏散小鼠E6.5-7.5胚胎
，+/-VE对Epi增殖的影响；H-J：囊胚期胚胎+/-VE体外作育证实VE对Epi的增殖抑制作用

为了展现XENs （PrE）与ESCs （EPI）之间的互作机制
，研究职员过对小鼠和食蟹猴共作育细胞和单独作育细胞举行了单细胞测序
，数据剖析显示XENs通详尽胞外基质（如层粘连卵白和胶原卵白等）调控ESCs的增殖。通过在小鼠和食蟹猴FTW-ESCs作育基中加入差别细胞外基质（MATRIGEL
，LAMININ
，COLLAGEN IV等）有用抑制了FTW-ESCs的增殖。敲除小鼠FTW-XENsLaminin-γ1(Lamc1)或者敲除小鼠FTW-ESCsintegrin β1(Itgb1)可以减轻共作育的FTW-ESCs 的延迟生长（图3）。

灵长类原始内胚层细胞的自我更新机制研究相对处于空缺。为了回覆更好回覆这个科学问题
，研究团队首先从人的多能性干细胞分解获得稳固FTW-hXENs细胞系（hXENs）
，在一种作育条件对小鼠
，食蟹猴和人等三个物种的胚外内胚层细胞做跨物种较量剖析。团队找到了XENs守旧调控的要害基因。除一些已知与原始内胚层发育相关的基因（例如GATA4, GATA6, SOX17, PDGFA）外
，还包括一些之前未报道过与原始内胚层发育相关基因（例如SRC, JAK2, PIK3R1, CCL2）
，通过基因的敲除实验
，进一步剖析这些新发明的功效基因XEN的差别物种多能性维持中起主要作用（图4）。

图4. 小鼠 (FTW-mXENs)、食蟹猴(FTW-cyXEN) 和人FTW-XENs (FTW-hXENs) 跨物种剖析

综上所述
，该研究乐成在统一作育条件下获得小鼠与灵长类食蟹猴胚胎干细胞和胚外干细胞系
，为剖析哺乳动物早期发育历程中差别谱系间细胞互作的分子机制开发了新的途径。研究中开发的干细胞共作育条件不但有助于建设更靠近体内胚胎的干细胞胚胎模子
，也为干细胞作育系统优化和分解提供了新的途径。

（供稿：灵长类转化医学研究院）