胚胎滞育是如何发生的？学术资讯

加利福尼亚大苏尔附近海滩上的一只母海象和她的幼崽。

滞育，即胚胎延迟着床，是某些哺乳动物的生物学策略，用于等待更好的生育条件。许多动物都会经历季节性的滞育，如熊、犰狳、海豹、水獭、獾和黄鼠狼等，这是它们生殖周期的一部分。例如，许多种类的熊在晚春或初夏繁殖，然后母熊会贪婪地寻找食物，直到身体里储存了足够的脂肪时，胚胎才会在几个月后植入子宫，这样所有的幼崽都会在冬末出生。

那么胚胎滞育的过程是如何发生的呢？近日，来自美国华盛顿大学干细胞和再生医学研究所的一项新研究探索了这个谜题，研究结果不仅促进了我们对胚胎延迟着床的理解，也提示了其他快速分裂的细胞，如肿瘤细胞，是如何停止分裂的。相关论文发表在《发育细胞》杂志上。

在胚胎滞育的妊娠暂停状态下，早期胚胎无法植入到母亲的子宫内，因此也无法发育为婴儿。这时，胚胎就像种子一样处于休眠状态，直到某些调控因子刺激它“发芽”。为了了解胚胎进入和退出滞育状态的原因，华盛顿大学生物化学教授兼干细胞和再生医学研究所副主任Hannele Ruohola-Baker和他的研究生Abdiasis Hussein等人通过降低雌激素水平诱导了小鼠胚胎滞育，并将滞育胚胎与着床前后的胚胎进行比较。同时，他们还通过饥饿诱导了小鼠胚胎干细胞滞育，并将其与活跃生长的小鼠胚胎干细胞进行比较。此外，科学家们对代谢和信号通路如何控制小鼠胚胎和胚胎干细胞的休眠和活跃状态进行了广泛的研究，并通过分析新陈代谢的最终产物，描绘了胚胎进入和退出滞育状态的草图。

随后，科学家们还观察了不同细胞状态下的基因表达，来确定影响DNA的解码的因素以及滞育和活跃的状态下分别增加的蛋白质的种类和数量。Ruohola-Baker认为，解码相同DNA的表观遗传学差异，而非DNA本身的改变，可能是理解胚胎如何进入和退出滞育状态的关键。

进一步的研究发现了一组对胚胎细胞存活至关重要的蛋白质。与这些蛋白质相关的基因活性，以及某些氨基酸的水平，在滞育期的胚胎中都有所增加。这些蛋白质结合其他的代谢因素影响了一种催化酶——mTOR的活性，mTOR调节许多细胞过程，包括细胞增殖、生长和蛋白质合成，还参与“感知”细胞营养和能量储存，被认为是哺乳动物衰老和癌症代谢生理的中心调控因子，调控着胚胎生长和发育的各个方面。在这项研究中，抑制mTOR的活性导致了滞育状态下的独特的代谢特性，而且这种抑制是可逆的。

理解滞育背后的机制增加了我们的医学和野生动物生物学知识。华盛顿大学比较医学教授Carol Ware说：“滞育对某些物种来说是生存的基本方式，而对另一些物种来说则只有在面临环境压力时才会发生。对动物滞育机制的研究是了解这种细胞反应能否用于临床治疗的重要一步。”

Hussein认为，这一研究方向可能对未来的癌症研究也有重要意义。弄清楚癌细胞何时以及为何会进入休眠状态，可能有助于解释它们为什么会停止分裂来抵抗化疗，并在化疗结束后恢复增殖。他说，也许最终我们可以设计出一种治疗方法，唤醒癌细胞使其与抗癌药物的作用时间相一致。

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编译：花花

审稿：阿淼

责编：唐林芳

期刊来源：《发育细胞》

期刊编号：1534-5807

原文链接：

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-02/uowh-hsm021020.php