哺乳动物胚胎不同于任何其他生物体，因为它们必须在母体内生长。当其他动物胚胎在母体外生长时，它们的胚胎细胞可以正常接受任务，例如头部，尾部或重要器官。相比之下，哺乳动物胚胎必须首先选择形成胎盘或创造婴儿。
密歇根州立大学的新研究成果发表在eLife杂志上已经确定了两种蛋白质，这是决策的关键。将细胞分配到胎盘或婴儿的过程很重要，因为这是制造多能细胞的过程。这些适应性多能细胞对于干细胞研究至关重要，这两种蛋白质可能是解释多能细胞如何诞生的关键，MSU首席医学博士詹姆斯·K·比尔曼(James K. Billman Jr.)表示，该教授和该研究的资深作者。
“多能细胞是胚胎干细胞的祖细胞，它们很有名，因为它们可以成为身体的任何部分，”她说。“我们已经发现了一种调节多能和胎盘之间平衡的过程，它通过改变胚胎细胞球内细胞的物理位置起作用。”
为了形成这个奇妙的球，母亲将两个密切相关的蛋白质包装在她的蛋中，这有助于监督这个决策过程。科学团队使用遗传工具从小鼠卵和胚胎中消除蛋白质YAP1和WWTR1。研究小组发现，这两种蛋白质首先将这些细胞定位于不同的内部和外部位置，然后决定它们的命运：胎盘或多能性。
拉尔斯顿研究的每个阶段都会将一层细胞带回到干细胞的创造过程中，这是一种自然界以100%的效率运作的过程。另一方面，实验室创建的干细胞以1%的效率创建。
“显然，我们对大自然如何产生干细胞的理解是不完整的，”MSU生物化学家和分子生物学家Tristan Frum说道，他与MSU遗传学研究生Tayler Murphy一起完成了这项研究。“我们怀疑这些蛋白质参与创造干细胞，但我们的工作表明他们以惊人的方式这样做。”
早期胚胎的细胞表达蛋白质，使它们“粘”在胚胎的外面。“我们已经确定了一种细胞逃避这种粘性，在胚胎内爬行并获得使干细胞如此有趣和有用的特性的方法，”Frum说。该研究强调了干细胞中细胞膜的特性，决定了它们的粘附位置。
“当我们在实验室制造干细胞时，他们必须获得一种独特的细胞膜。我们的工作展示了大自然如何做到这一点，并提供线索，可以指导我们更有效地控制干细胞用于医学，“弗鲁姆说。
例如，该团队的发现可能会导致使用类干物的干细胞技术的进步，这是干细胞衍生的微型器官。Ralston说，有机体是干细胞和再生医学的一个令人兴奋的新范例。
“胚胎和类器官之间的相似性是显着的，”拉尔斯顿说。“因此，通过研究小鼠胚胎如何自我建立，我们有一天可能会从人类干细胞中构建器官。”
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