Cell：新研究发现人类胚胎发育的“暂停键”

胚胎发育通常是一个连续过程，但一些哺乳动物可以改变正常的胚胎发育时间，以提高胚胎和母体的存活机会。这种暂时延缓发育的机制被称为胚胎滞育（embryonic diapause），通常发生在囊胚阶段，也就是胚胎植入子宫之前。

在滞育期间，胚胎保持自由漂浮，妊娠期延长。这种休眠状态可维持数周或数月，然后在条件有利时恢复发育。尽管并非所有哺乳动物都采用这种生殖策略，但暂停发育的能力可通过实验激发。人类细胞是否能对休眠触发器作出反应，这个问题一直存在争议。

马克斯·普朗克分子遗传学研究所和奥地利科学院分子生物技术研究所的研究人员近日发现，控制胚胎滞育的分子机制似乎也可以在人类细胞中发挥作用。这项研究成果于9月26日发表在《Cell》杂志上。

在这项研究中，科学家们没有在人类胚胎上做实验，而是使用了人类干细胞和以干细胞为基础的囊胚模型（称为类囊胚）。这些类囊胚作为胚胎替代品用于研究。研究人员发现，在这些干细胞模型中，对mTOR信号通路进行调控可诱导一种类似于滞育的休眠状态。

马克斯·普朗克分子遗传学研究所的Aydan Bulut-Karslioğlu表示：“mTOR信号通路是小鼠胚胎生长和发育进程的主要调节器。当我们用mTOR抑制剂处理人类干细胞和类囊胚时，我们也观察到发育迟缓，这意味着人体细胞也可以采用分子机制来引发类似休眠的反应。”

这种休眠状态的特点是细胞分裂减少、发育减缓以及附着于子宫内膜的能力下降。重要的是，进入这种休眠状态的能力似乎仅限于短暂的发育期。

共同第一作者、马克斯·普朗克分子遗传学研究所的Dhanur P. Iyer称：“类囊胚的发育时间可以在囊胚期左右拉伸，这正是大多数哺乳动物休眠的阶段。此外，这种休眠是可逆的，当mTOR通路被重新激活时，类囊胚会恢复正常发育。”

作者总结道，与其他哺乳动物一样，人类可能也拥有一种暂时延缓发育的内在机制，但在怀孕过程中不再使用它。

奥地利分子生物技术研究所的Nicolas Rivron表示：“这种潜能可能是在进化过程中保留下来的。尽管我们已经失去了自然进入休眠状态的能力，但这些实验表明，我们仍然保留了这种内在能力，并有可能最终将其释放出来。”

这项研究成果有望对生殖医学产生影响。“一方面，加快发育可以提高体外受精（IVF）的成功率，而增强mTOR的活性可以实现这一点，” Nicolas Rivron解释说。“另一方面，在体外受精过程中触发休眠状态为评估胚胎健康状况提供了更大的时间窗口，并使胚胎与母体同步，以便更好地在子宫内着床。”