据估计，大多数失败的怀孕都是在受精后的前7天，即胚胎植入子宫之前发生的。在这段时间内，一系列复杂的事件在精确的时间内发生。其中一个特别重要的过程叫做极化，即组成胚胎的单个细胞变得不对称。小鼠胚胎在2.5天极化，人类胚胎在3.5天极化。
就像在管弦乐队中一起演奏的音乐家需要在正确的时间演奏——不是早，不是晚——两极分化的时间对胚胎的正常功能是至关重要的。研究表明，如果两极分化发生得太早或太晚，胚胎就不太可能正常发育。显然，胚胎不能通过看时钟来知道何时该极化，那么它们如何知道何时该极化呢?
加州理工学院的发育生物学家玛格达莱娜·泽尼克-戈茨(Magdalena Zernicka-Goetz)是生物学和生物工程的布伦大学教授，她的实验室进行了一项新的研究，揭示了小鼠胚胎引发极化的信号。理解胚胎发育的分子机制对于理解生命是如何开始的至关重要。
Zernicka-Goetz说:“我们的实验室想要了解生命最初两周的分子和细胞机制，这对我们的发育成功至关重要。”"这是定义future body的时间。我们的新发现确定了胚胎细胞在发育过程中必须接受的第一选择背后的机制
一篇描述这项研究的论文发表在2020年12月11日的《科学》杂志上。
这项由剑桥大学博士后学者孟Zhu领导的研究确定了小鼠胚胎极化的正确时间所必需的两个重要步骤。
第一个是受精卵基因组激活(zygotic genome activation，简称ZGA)，它代表了胚胎DNA从精子和卵子结合后的初始"觉醒"，某些用于发育的基因像休眠的电脑启动一样启动。ZGA之后出现了大量的分子活动，研究小组发现，在这段时间内，三种特定的因子——蛋白质基础结构，称为Tfap2c, Tead4和rhoa——共同作用引发了极化。
本研究首次明确了驱动细胞极化的必要条件和充分条件。"朱先生说，这一点很长一段时间都不为人知。"我们的工作阐明了细胞极化背后机制的重要分子基础，并为回答有关胚胎发育的更多问题铺平了道路，例如，是什么触发了我们确定的三个因素的表达?是什么触发了ZGA，它在一切的上游?"
一旦团队确定了引发两极分化的三个因素，他们就把注意力转向了两极分化过程本身。该论文的第二作者杰克·康沃尔·斯库恩斯是剑桥大学Zernicka-Goetz实验室的一名本科生，该实验室于2019年过渡到加州理工学院。在他的领导下，该团队的目标是开发一个极化过程的定量模型。康沃尔-斯考恩斯与加州理工学院生物学和生物工程助理教授马特-汤姆森合作，开发了一种定量模型，描述蛋白质如何在胚胎中移动，从而使其极化。该模型考虑了朱教授确定的三个因素，并揭示了这些因素的水平变化如何改变极化蛋白质的运动。该模型与朱教授进行的胚胎显微镜成像正确匹配。
"汤姆森说:“看到杰克的极性模型和来自孟的惊人定量数据以及magdas集团开发的模型系统一起出现真是太令人兴奋了。”汤姆森也是传统医学研究所的研究员。"Meng和Jake能够将模型中的参数与数据进行拟合，并对不同突变体可能发生的过程动力学和失效模式进行定量预测。这篇文章是我所知道的第一个能够对早期胚胎的关键发育过程进行真正定量理解的案例之一
zernicka – goetz的团队目前正在研究小鼠胚胎中的极化时间机制在多大程度上与人类胚胎中的类似过程相似。
本文题目为:"发育时钟与小鼠胚胎从头极化机制。"除了Zhu, Cornwall-Scoones, Thomson和Zernicka-Goetz，其他的合著者是中国清华大学的王佩哲和娜洁，以及剑桥大学的夏洛特·汉德福德。资金由惠康基金会、欧洲研究理事会、利弗休姆基金会、开放慈善、韦斯顿哈文斯基金会、美国国立卫生研究院、戴维和露西尔帕卡德基金会、美国传统医学研究所和中国国家重点研发计划提供。Magdalena Zernicka-Goetz是加州理工学院天桥和Chrissy Chen神经科学研究所的教员。
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