Science提出了与传统观点截然不同的新见解：细胞分裂的可变性促进了胚胎的健康发育

在胚胎发育过程中，细胞分裂的时间和方式存在可变性。虽然研究人员传统上认为这种差异是一个需要加以调节的障碍，但Hiiragi研究小组现在发现，它实际上促进了健康发育。研究结果发表在科学2024年10月11日，鼓励其他科学家看到变异性的潜力，并可能对辅助生殖技术产生重大影响。

胚胎由细胞组成。这些细胞分裂产生新的细胞，使胚胎得以生长。细胞在如何和何时分裂以及如何相互作用方面都具有可变性。传统上，科学家们认为这种变异是胚胎正常发育的障碍，需要过滤掉。Hiiragi小组现在在《科学》杂志上发表的一项研究表明，情况并非如此。

胚胎发育

“我们发现细胞分裂的时间和方式的随机性实际上有助于胚胎的正常发育，”Hiiragi小组的博士后研究员Dimitri Fabrèges说。他和他的同事们研究了小鼠、兔子和猴子的胚胎，并对他们的发现感到惊讶。

“即使细胞分裂的时间是随机的，胚胎仍然形成了有组织和功能的结构”。

细胞相互作用

每当细胞分裂并产生新细胞时，胚胎就会生长。因此，所有的细胞都必须在生长的胚胎中重新排列自己，以形成一个有组织的结构。Hiiragi小组使用所谓的形态图来追踪细胞在发育过程中如何在空间中排列自己。此外，他们还分析了细胞如何相互作用，形成一个连接的结构，也称为拓扑结构，并跟踪它是如何随时间变化和塑造胚胎的。

健康发育

研究人员发现，细胞分裂的更高可变性导致胚胎内细胞的更优化排列，从而促进健康发育。“我们的工作表明，细胞分裂的时间和方式以及它们如何相互作用的可变性不仅在发育中的胚胎中是可以容忍的。而且它实际上在促进强劲发展方面发挥着功能性作用。”

胚胎健康

这些结果描绘了一幅与传统观点截然不同的图景。“在我们的研究领域，变异在胚胎发育中的作用被严重忽视了。但是现在，我们证明了它实际上推动了更精确、更强健的组织发育。”研究人员希望他们的研究能鼓励其他科学家看到变异的潜力。“甚至有可能变异和拓扑结构是胚胎健康状况的准确预测指标，这可能对辅助生殖技术产生重大影响。”

Takashi Hiiragi是Hubrecht研究所的小组负责人。Hiiragi小组的目标是理解多细胞生命系统的定义。特别是，该小组研究组织自组织的设计原则，使用早期哺乳动物胚胎作为模型系统。为此，他们开发了一个集生物学、物理学和数学于一体的实验框架。他们最近的研究导致了一个模型，在这个模型中，细胞命运、极性、细胞和组织力学之间的反馈是多细胞自组织的基础。该小组采用多种实验策略，包括胚胎学，遗传学，高级显微镜学，生物物理学，工程学和理论建模，以解决细胞和发育生物学的基本问题。