题目Bilineage embryo-like structure from EPS cells can produce live mice with tetraploid trophectoderm
中文题目来自EPS细胞的胆线胚样结构可以产生具有四倍体滋养胚层的活小鼠
阅读日期2022/7/29发表日期
作者(学校)Kuisheng Liu1*, Xiaocui Xu1*, Dandan Bai1*, Yanhe Li1, Yalin Zhang1, Yanping Jia1, Mingyue Guo1, Xiaoxiao Han1, Yingdong Liu1, Yifan Sheng1, Xiaochen Kou1, Yanhong Zhao1, Jiqing Yin1, Sheng Liu1, Jiayu Chen1, Hong Wang1, Yixuan Wang1,2#, Wenqiang Liu1#, Shaorong Gao
上海市母婴医学重点实验室，上海市第一妇幼医院临床与转化研究中心，同济大学生命科学与技术学院干细胞前沿科学研究中心，干细胞治疗转化医学中心和上海东方医院再生医学研究所，
作者介绍高绍荣
课题组
(刘奎升、徐小翠、柏丹)
1. 早期胚胎发育尤其是细胞全能性建立与第一次细胞命运决定的表观遗传调控机制；
2．利用体细胞核移植与诱导多能干细胞技术研究体细胞重编程的分子机制；
3. 利用病人诱导多能干细胞进行疾病发生机制及干细胞转化医学研究。
摘要来自扩展多能干细胞的自组织胚泡在研究植入后胚胎发育和相关疾病方面具有巨大潜力。然而，EPS胚泡植入后发育能力有限，阻碍了其进一步应用。在本研究中，单细胞转录组学分析表明，EPS胚泡的“滋养外胚层（TE）样结构”主要由原始内胚层（前）相关细胞组成，而不是圆细胞。我们进一步鉴定了EPS细胞培养中的类前体细胞，这些细胞有助于形成具有TE样结构的囊胚。通过抑制MEK信号或敲除EPS细胞中的Gata6来抑制细胞前分化，可显著抑制EPS母细胞形成。此外，我们证明了通过将EPS衍生的胆线胚样结构（BLES）与四倍体胚胎或四倍体TE细胞结合重建的囊胚样结构可以正常植入并发育为活胎儿。总之，我们的研究表明，TE的改善对于体外利用干细胞构建功能性胚胎至关重要。
关键词EPS细胞，囊胚，原始内胚层（PrE），滋养外胚层（TE），Gata6
过往研究利用胚胎干细胞可以重新组装胚胎结构(自组装和随机分化产生类胚体EBs存在组织紊乱的问题，进行信号通路诱导或添加细胞外基质可以模拟胚胎植入后发育过程中的基因表达或组织形成)，具有TE、EPI和前谱系的囊胚样结构（EPS胚泡）仅使用EPS细胞构建。然而，尽管表现出与囊胚相似的细胞谱系、囊性结构和胚胎极性，但这些结构在体内或体外均未发育成正常的植入后胚胎结构，EPS胚泡形成机制的性质及其与发育停滞的关系尚不清楚
思维导图
结论EPS胚泡在TE谱系中存在发育缺陷
与TE相比，EPS胚泡的TE样结构更类似于胚泡的前相关细胞
前相关细胞包围ICM样结构，并在EPS胚泡形成过程中扩大空腔
LCDM培养基可诱导PrE样细胞的出现
Gata6依赖的前体样细胞对EPS胚泡的形成至关重要
BLES和四倍体TE重建的囊胚可以植入并发育为正常胎儿
方法
讨论EPS胚泡与正常的胚泡的三谱系结构不同，并且它们的TE相关谱系不能正常形成
在EPS胚泡的前相关细胞所形成的TE样结构中会有少量的非标志性基因表达，空腔是由前相关细胞形成的，PE和巨大滋养层细胞（TGCs）在体内植入后形成称为壁卵黄囊的空腔，nEnd细胞比XEN细胞更接近原始内胚层，可以在悬浮状态下形成球形空腔结构。TE样结构也表达两个TE标记基因Krt8和Krt18。这种非典型的标记基因表达模式确实令研究人员感到困惑。在人类囊胚样结构中也出现了同样的混淆
IVC是评价胚胎样结构植入后发育的有限方法
EPS胚泡形成需要类前体细胞
与LIF/血清条件下相比，LCDM培养基上的EPS细胞更有可能在其囊胚培养基中分叉形成EPI和前样谱系
EPS胚泡不是囊胚样结构，因此我们将其命名为EPS囊状体
在想聚集的早期产物中添加具有植入能力的功能性TE样细胞，能够发育成整个胎儿和所有预先衍生的谱系，有望在体内实现细胞重构胚胎的植入后发育
贡献由于EPS细胞易于分化为前体细胞，所以EPS囊胚状体包含前体细胞系而不是真正的TE细胞系。我们还证明了BLES有潜力发展为EPI、PE和VE。这些结构可以进一步用于构建更理想的胚胎样结构
感悟EPS细胞：全能性功能特征的多能干细胞
Gata6：该基因是锌指转录因子小家族的成员，在脊椎动物发育过程中的细胞分化和器官发生调节中起重要作用。该基因在胚胎发生早期表达，并在胚胎发生后期定位于内侧和中胚层来源的细胞，从而在肠道，肺和心脏发育中起重要作用。该基因的突变与几种先天性缺陷有关
小鼠胚胎的全能型出现在受精卵和二细胞卵裂球时期，四细胞到八细胞卵裂球可以在嵌合体中对胚胎和胚外组织起作用
在小鼠中，由于胚胎的内外极性，从胚胎第2.5天（E2.5）开始，外层细胞逐渐分化为滋养外胚层（TE），滋养外胚层包裹着内部细胞团（ICM）。下一个细胞命运决定发生在E3.5胚胎的ICM中，它开始产生外胚层（EPI）和原始内胚层（PrE）。植入后，EPI发育成胎儿。PrE分化为顶叶内胚层（PE）和内脏内胚层（VE），最终成为顶叶卵黄囊和内脏卵黄囊的主要组成部分。TE首先发育成滋养层巨细胞（TGC）、胚外胚层（ExE）和外胎盘锥（EPC），最后发育成胎盘。与EPI开发的胚胎组织相比，PrE和TE都有助于形成胚外组织
植入后的EPI可用于建立启动的胚胎干细胞系外胚层干细胞（EPIC），其不能定植于胚胎。
植入前TE和植入后ExE均可用于获得滋养层干细胞（TS）。由于EPI和PrE之间的密切关系，不仅可以从PrE建立胚外内皮（XEN）干细胞，还可以从ES细胞诱导
前体细胞：一类只能向特定终末分化细胞分化的，较祖细胞更有限的增殖能力的成体细胞
胚泡：桑葚胚的细胞在子宫腔内继续分裂，细胞数目不断增多，发育到第5天时已有100多个细胞，这时细胞重新排列成泡状，称胚泡或囊胚。胚泡由三部分构成即①滋养层②胚泡腔③内细胞群
滋养层细胞单层
文章亮点该项研究阐述了EPS-blastoids存在植入后发育缺陷的原因和机制，并进一步进行了功能性类囊胚的构建尝试
发现EPS母细胞在TE谱系分化中存在缺陷。
发现了一小群预先存在于EPS细胞系中的特异性前体样细胞。这种预分化趋势对于具有“TE样结构”（EPS胚泡的外层）的胚泡形成至关重要。
真实TE的缺失是正常植入子宫并发育为EPC和ExE的EB母细胞样细胞失败的主要原因。
证明了由预诱导EPS细胞的聚集结构（胆胚样结构[BLES]）和四倍体胚泡或四倍体TE重建的胚泡可以正常植入并发育成活胎儿
