原标题：Nature胚胎发育研究：重建人體发育时间

京都大学（Kyoto University）的研究人员利用诱导多能干细胞（iPSC）重构了人体“分节时钟segmentation clock”这是胚胎发育研究的重点。

这一成果公布在4月1日嘚Nature杂志上

从受精卵的第一个部分开始，一个复杂的蛋白质和基因网络相互作用构建形成了我们器官的细胞模式。就像钟摆一样每个擺动和脉冲都需要仔细对齐，保持形成生命的节奏

但是，人类早期发育还有许多未解之谜一个关键原因是缺乏能够复制这些复杂生物過程的实验模型。

京都大学研究小组负责人Cantas Alev解释说：“例如在人类受精后约20天，即发生了所谓的‘体节发生（Somitogenesis）’的过程这是胚胎发育出‘somites’的明显节段，确定身体的基本分段模式的时候” “ Somites最终有助于椎骨和肋骨的形成。”

体节的出现是由“分节时钟”决定的这個时钟也就是控制和指导somites的遗传振荡器。尽管科学家们已经在小鼠鸡和斑马鱼中研究了分节时钟基因及其在发育中的作用，但对人体中咜的作用依然一无所知

解决这个问题的一种方法就是使用干细胞重建时钟。在Nature杂志上发表的论文中京都大学的研究团队利用人体iPS细胞形成“前体中胚层”，即Somites的前体细胞

“我们从模仿早期发育过程中活跃的信号通路开始。运用在胚胎学中的知识成功地产生了前体中胚层（PSM）及其后代的培养物，” Alev说道 “研究有节奏的模式表达的基因不仅表明它们振荡了五个小时，而且还揭示了我们寻找的分节时钟嘚新遗传成分”

除了简单的基因振荡，研究小组还复制了分节时钟的第二个标志即表达“波”。然后他们使用基因编辑技术评估了與脊柱变形有关的关键基因的功能。

不出所料这些基因的突变极大地改变了分节时钟的各个方面，包括同步和振荡之后研究人员进一步从患有上述遗传缺陷的患者体内获得了iPS细胞，确定了所涉及的突变并进行了纠正。

这项研究表明iPS细胞可以用于阐述人类胚胎发育和其他复杂生物过程的各个方面。

“像许多发育生物学家一样我着迷于胚胎和胚胎发育。人体通过非常简单的初始结构形成复杂的器官和組织这令人震惊。我希望重建和分析胚胎发育的许多其他方面扩大我们的研究范围。”