建立骨干：科学家在实验室中重建人体的“GPS系统”

弗朗西斯·克里克研究所的科学家们已经生成了人类干细胞模型，该模型首次包含脊索——发育中胚胎中的一种组织，其作用类似于导航系统，指导细胞在哪里构建脊柱和神经系统（躯干）

这项发表在《自然》杂志上的研究标志着我们研究人体在早期发育过程中如何形成的能力向前迈出了重要一步

脊索是一种杆状组织，是发育中身体支架的关键部分。它是所有有脊椎的动物的一个决定性特征，在发育中的胚胎组织中起着至关重要的作用

尽管它很重要，但结构的复杂性意味着它在之前的实验室培养的人体躯干发育模型中是缺失的

在这项研究中，科学家们首先分析了鸡胚胎，以准确了解脊索是如何自然形成的。通过将其与小鼠和猴子胚胎的现有已发表信息进行比较，他们确定了创建脊索组织所需的分子信号的时间和序列

有了这个蓝图，他们产生了一系列精确的化学信号，并利用这些信号诱导人类干细胞形成脊索

详细的透明视频显示了躯干类器官内的脊索细胞（红色）和相关的图案分子（青色）。细胞核呈灰色。来源：Tiago-Rito

干细胞形成了一个微型的“树干状”结构，该结构自发地伸长到1-2毫米长。它包含发育中的神经组织和骨干细胞，排列方式反映了人类胚胎的发育。这表明脊索促使细胞在正确的时间、正确的地点成为正确类型的组织

科学家们认为，这项工作可能有助于研究影响脊柱和脊髓的出生缺陷。它还可以深入了解影响椎间盘的条件——从脊索发育而来的椎骨之间的减震垫。这些椎间盘随着年龄的增长而退化，会引起背痛

发育动力学实验室组长、该研究的资深作者James Briscoe说：“脊索就像发育中胚胎的GPS，有助于建立身体的主轴并指导脊柱和神经系统的形成。

”到目前为止，在实验室中很难生成这种重要组织，限制了我们研究人类发育和疾病的能力。现在我们已经创建了一个有效的模型，这为研究我们一直未知的发育状况打开了大门。“

电子扫描显微镜图像显示了躯干类器官碎片的非常详细的外观。图片来源：Tiago Rito，Marie Charlotte Domart。躯干类器官的碎片被固定在胶带上。这些样品随后将涂上一层薄薄的铂，然后使用电子显微镜成像。图片来源于Tiago Ritz，Marie夏洛特Domart躯干类器官表面的显微镜图像（右）和计算机生成的图像（左），脊索为绿色，周围是外部神经组织（骨骼化为紫色）导致神经组织（蓝色）被图案化（品红色）。细胞核被染成白色。Image caption：Tiago Rito，发育动力学实验室博士后研究员，该研究的第一作者Tiago Rito说：“找到产生脊索的确切化学信号就像找到了正确的配方。之前在实验室中生长脊索的尝试可能失败了，因为我们不了解添加成分所需的时间。”特别令人兴奋的是，我们实验室生长的结构中的脊索似乎与发育中的胚胎中的脊索相似。它发出化学信号，帮助组织周围的组织，就像在典型的发育过程中一样。p