指挥家如何理解早期小鼠胚胎中的混乱

早期胚胎发育是混乱的。它涉及一系列快速的事件，包括细胞分裂、分化以及每个细胞内大量移动的区室。就像管弦乐队的表演一样，乐队的每个成员都必须在正确的时刻以完美的和谐开始演奏，这些过程需要精确的定时和协调，以确保胚胎正常发育。

细胞如何在胚胎发育之初理解这种混乱是一个悬而未决的问题。根据巴塞罗那基因组调控中心(CRG)ICREA研究教授PiaCosma和纽约ChanZuckerbergBiohub主席兼教授AndreaCalifano教授在干细胞报告上发表的一项新研究，蛋白质NKX1-2发挥着至关重要的作用在哥伦比亚大学。

NKX1-2的行为就像管弦乐队的指挥，巧妙地确保胚胎发育的遗传指令在正确的时间正确执行。该蛋白质有助于管理细胞制造蛋白质(如核糖体)的机器的生产和组织，并且对于在细胞分裂时保持染色体组织和正确分布也至关重要。

当研究人员通过实验抑制小鼠体内NKX1-2的功能时，他们发现核仁(组装核糖体的细胞核的一部分)发生了严重改变，破坏了胚胎正确产生核糖体的能力。他们还发现，2至4细胞胚胎在细胞分裂过程中无法正确分配染色体，并且会在发育的早期阶段停止生长。

“NKX1-2属于一个已知在早期发育和器官形成中发挥关键作用的蛋白质家族。虽然我们知道该家族的成员在一般发育中很重要，但NKX1-2的具体作用，特别是在早期胚胎阶段，尚不清楚。不太理解，”科斯马解释道。

“有趣的是，胚胎发生的这种机制决定因素可以通过使用最初为癌症研究开发的方法组装和询问小鼠胚胎干细胞调节网络来识别，”卡利法诺博士补充道。

鉴于小鼠和人类早期发育过程的相似性，这些发现为导致流产等发育问题的无法解释的原因提供了新的线索。流产通常是由染色体异常引起的，染色体异常可能是由研究中观察到的问题引起的——染色体分离不当和细胞分裂错误。

进一步的研究可以探索是否存在一个人类对应物能够像在小鼠中那样影响这些基本过程，以及当它失败时会发生什么。

尽管NKX1-2在早期胚胎发育中很重要，但研究人员怀疑还有更多“导体”有待发现。“NKX1-2的表达水平非常低，这使得检测起来极其困难。这就像试图使用传统的生物学方法大海捞针一样。重复我们的方法可以帮助找到历史上其他罕见和关键的元素。被忽视了，”科斯马博士说。