休斯敦-(2019年10月17日)-在胚胎发育过程中，整个神经系统，皮肤和感觉器官都从称为外胚层的单层细胞中出来。尽管已经对该薄片如何形成所有这些衍生物进行了广泛的研究，但迄今为止尚未能够在人类中研究这一过程。

水稻生物科学家Aryeh Warmflash，研究生George Britton及其同事创建了一个系统，其中所有外胚层的主要细胞类型均在培养皿中形成，其形成方式与胚胎中观察到的相似。

这项技术以微尺度模式控制干细胞集落的几何形状为基础，已帮助他们对驱动人类外胚层模式的信号通路进行了最全面的分析。

布里顿说：“胚胎用于产生各种细胞类型的信号很少。”“我们想了解这些信号的时序，以及细胞如何及时解释它们以产生这种变化。”

他们的研究发表在《发展》上的重要文章中，并发表了对研究人员的长时间采访。

它揭示了BMP和Wnt这两个信号通路之间的平衡至关重要，甚至在它们协调外胚层中的模式时也具有一定的适应性。他们采用的逻辑最终将表皮细胞带入了命运，但研究表明，它们可以走多条路才能到达那里。

布里顿说，微模式板和对信号传导途径如何更好的理解，使它们从一开始就操纵干细胞集落以形成不寻常的模式，但最终它们似乎总是在同一位置会聚。他说：“我们发现到达相同模式的信号轨迹不同。”

这表明干细胞成为神经元，神经rest细胞，神经源性基质和表皮细胞的系统非常强大。

布里顿说：“很多人都对引导神经rest出现的转录因子网络感兴趣，因此这是一个强大的系统，可以剖析有助于该逻辑的信号。”“这是我们觉得自己为这一领域做出了贡献的一件事。

他说：“还有一种想法是，细胞能够解释BMP和Wnt的相对水平，以纳入适当的命运决定。”“在胚胎中，细胞在一个空间中大量移动，信号和所接触的配体也在其中移动。这可能是细胞正在读取相对水平来确定某种命运。”

研究人员观察到，BMP和Wnt信号传导的相对活性决定了细胞转变为神经rest或睑板腺细胞的决定，而BMP单独在大约前四天内引发并控制表面外胚层的大小。

“从细胞开始做出决定的意义上来说，四天是正确的：'我将是一个睑板细胞，我将是一个神经rest细胞，我将是一个神经命运，我”我要面对表皮的命运，”布里顿说。

他说：“我们发现在BMP治疗后大约一两天。但是很难确定这些是否是最终的模式。”“我们必须做更仔细的观察，以确保那些扁平细胞不会变成神经rest细胞，反之亦然。这将为我们提供有关这些谱系和命运如何最终定型的信息6或7。”

他说，未来的研究将进一步完善他们对信号传导模式如何起作用以及所有细菌层的发育如何协作的理解。

“到目前为止，对人类干细胞与外胚层命运的分化研究主要是关于如何使培养皿中的所有细胞变成特定的细胞类型;例如，如何使培养皿中充满神经元，” Warmflash说。“我们对一个不同的问题感兴趣：细胞之间如何相互作用以形成不同的细胞命运模式?我们开发的系统在胚胎之外做到了这一点，并使我们能够开始解决这个问题。”