人类胚胎发育由于在子宫内的，因此人们对于植入后的人类胚胎还知之甚少。但想要获得人类胚胎进行研究，需要对人类胚胎外中胚层细胞分化过程进行理解。为了对灵长类胚胎发育特点进行研究，2022年9月1日，比利时鲁汶大学Vincent Pasque研究组以及Bradley Philip Balaton研究组合作在Cell Stem Cell上发表了文章Modeling human extraembryonic mesoderm cells using naive pluripotent stem cells，使用原始态人类多能干细胞建立了模拟人类胚外中胚层的早期发生过程的模型。胚外中胚层（Extraembryonic mesoderm，EXM）是发育过程中的重要组织，参与原始红细胞生成、细胞外基质形成，是羊膜、卵黄囊、尿囊和绒毛膜的组成部分，也是形成原始脐带的胚层。有趣的是，EXM的分化机制在不同哺乳动物中有很大的不同。在啮齿类动物中，EXM只在原始条纹的原肠胚形成后才形成；然而，在灵长类动物中，EXM则出现于原肠胚发育之前。EXM与外胚层、原始内胚层（Primitive endoderm，PrE）和滋养层（Trophoblast，TB）密切相关【1】。虽然EXM非常重要，但是对于其在人类中的细胞和分子调控方面的认识还非常有限。为此，作者们希望建立一个人类EXM体外发育的模型。为了实现这一目标，作者们希望从人类诱导多能干细胞中获得滋养层干细胞。诱导转化的第30天，作者们观察到了滋养层干细胞以及细胞特异性标记物GATA3的表达。作者们发现在滋养层干细胞培养条件下，人类诱导多能干细胞分化产生了一种的CDH1标记的间充质细胞类型。为了确定所有的细胞类型的身份，并将这些细胞与人类胚胎进行比较，作者们对转化第30天的样品进行了单细胞的RNA测序。通过测序结果分析，作者们发现这意外出现的细胞类型反映了胚胎外中胚层的细胞特征，与人类、猴子胚胎中胚胎外中胚层细胞EXM细胞特征高度相关。因此，作者们认为所得到的是胚胎外中胚层细胞EXMCs。通过进一步地分析EXMCs的表达谱，作者们发现在体外EXMCs能够概括人类以及猴子胚胎植入后代基因表达谱。另外，通过对EXMCs的刻画，作者们发现原始态人类诱导多能干细胞转化得到的EXMC能够实现上皮到间充质的转化。EXMCs的其中一个标志是产生细胞外基质，通过对人类胚胎、猴子胚胎以及EXMCs模型比较，发现均会表达细胞外基质基因FN1、特异性的胶原蛋白以及Laminins。随后，作者们希望通过对EXMC细胞表面的标记物进行检测找到EXMC的特异性标记物。作者们鉴定发现了11 个备选基因，其中BST2在90.7%的EXMCs细胞中都表达。因此，作者们将BST2作为细胞表面的标记物。多个转录因子通过结合到顺式调控区域控制细胞命运的特化，从而形成基因调控网络。但是目前EXMCs中的基因调控网络还尚未可知。因此，作者们通过单细胞调控网路干扰以及聚类分析的方式对EXMCs中的基因调控网络、单细胞染色质可及性进行了定义。总的来说，作者们工作建立了从原始态人类诱导多能干细胞中转化胚胎外中胚层细胞的体外研究范式（图1），对EXMCs细胞谱系的研究可以帮助人类理解着床时期周围胚胎发生过程中细胞命运特化的事件，也为发育缺陷等病理性研究提供了体外操作模型。原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.stem.2022.08.001
1. Enders, A.C., and King, B.F. (1988). Formation and differentiation of extraembryonic mesoderm in the rhesus monkey. Am. J. Anat. 181, 327–340. https://doi.org/10.1002/aja.1001810402【原创文章】BioArt原创文章，欢迎个人转发分享，未经允许禁止转载，所刊登的所有作品的著作权均为BioArt所拥有。BioArt保留所有法定权利，违者必究。
