Cell Stem Cell | 北京大学何爱彬等团队开发新的方法，用于实时追踪小鼠囊胚发育过程中细胞命运分离过程中流体流动力

众所周知，机械力在哺乳动物囊胚形成中起着重要作用；然而，由于工具有限，特定的力输入以及它们如何传递到内细胞团(ICM)和/或滋养外胚层(TE)的第一细胞命运控制仍然是难以捉摸的。

2023年8月3日，北京大学何爱彬及Yue Yanzhu共同通讯在Cell Stem Cell 在线发表题为“Genetic reporter for live tracing fluid flow forces during cell fate segregation in mouse blastocyst development”的研究论文，该研究结合实时成像和各种微扰实验，证明并测量了小鼠囊胚腔中存在的流体流动力，并确定了Klf2(Krüppel-like factor 2)是具有力响应增强因子的流体力报告因子。

长期的实时成像和谱系重建显示卵裂球受到更高的流体流动力采用ICM细胞命运。这些都加强了内部铁磁流体诱导的流动力测定。该研究还利用体外流体流动力模拟和药理学扰动来确认机械传感的特异性。总之，该研究报告了一个遗传编码报告器，用于连续监测流体流动力和细胞命运决定，并提供了一个实时成像框架，以推断发育过程中力信息丰富的谱系景观。

在哺乳动物着床前发育的致密化向囊胚（compaction to blastocyst）转变过程中，第一次细胞系分离发生在内细胞团(ICM)发育为胚胎组织，滋养外胚层(TE)发育为胎盘。这些自组织过程受到复杂机制的控制，包括机械力和基因产物的不对称分布。例如，在早期小鼠胚胎中，细胞自主收缩性通过依赖于CDH1的方式驱动致密化。顶端结构域的不对称遗传导致不同的收缩性和张力异质性，最终导致细胞命运偏向TE。此外，顶端结构域的获得已被证明足以直接谱系分离。除了细胞内部产生的这些力外，从周围微环境接收的外部力也被识别。

囊胚腔内管腔压力的增加可能转化为细胞皮层张力和机械感应，导致TE细胞命运偏差。力和组织模式之间的联系也被研究过：例如，斑马鱼胚胎的尾部生长过程依赖于后端细胞流动性的增加。一项独立研究表明，在脊椎动物体轴伸长过程中，后侧组织在伸长端呈液体状。此外，流体剪切应力在血管发育、组织模式和细胞命运决定中起着重要作用。然而，由于工具有限，在囊胚形成过程中，哪些强制输入发生以及它们如何影响基因程序和ICM细胞命运调控在很大程度上是未知的。

文章模式图（图源自Cell Stem Cell ）

新兴技术的进步，如微管抽吸和磁滴注射，为直接测量体内机械力(如囊胚腔内的静水压力)提供了机会。然而，持续测量每个细胞上的物理力仍然是一项挑战，特别是长时间测量活体动物的内部细胞。到目前为止，在充满液体的囊胚形成过程中，单细胞分辨率的机械力的长期实时绘图仍然无法实现。

该研究展示了在细胞自主收缩和液体流入期间囊胚腔内的流体流动力。该研究使用Klf2-H2Bmcherry作为报告器，对囊胚形成期间的力跟踪谱系景观进行长期实时成像和数字重建。

参考消息：

https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(23)00248-5#%20

转自：“iNature”微信公众号

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