今日，Nature发表题为Mechanics of human embryo compaction的研究论文，报道了对人类早期胚胎致密化机制的研究进展，发现人类早期胚胎细胞表面的收缩力将细胞聚集在一起，如果没有这些力量，胚胎将无法进一步发育。
人类胚胎的成型始于受精后 4 天的致密化过程，在这一过程中，胚胎的 8 至 16 个细胞紧密接触，形成更紧密的结构。体外受精（IVF）四天后，致密化失败的胚胎不会进一步发育。然而，人类胚胎无法压实的原因仍未解释。得益于过去二十年来细胞和组织力学的巨大进步，科学家们现在对动物身体在胚胎发育过程中的形态变化有了更深入的了解。特别是，细胞收缩其表面并对其环境施加拉力的能力，在不同物种间是一致的，线虫、果蝇、青蛙、鱼类、鸡和小鼠等模式生物体内都有这种动物形态发生（形态发育）的引擎。而人类胚胎中，类似现象仍有待研究。
人类胚胎的形成始于致密化，在此过程中细胞会紧密接触。辅助生殖技术研究表明，人类胚胎无法致密化的主要原因是粘附缺陷。基于目前对模式动物形态发生的理解 ，其他形态发生引擎，如细胞收缩性，可能参与人类胚胎的形成。然而，驱动人类胚胎形态发生的分子、细胞和物理机制仍未定性。该研究使用微量移液管吸取自愿捐赠的人类胚胎，绘制了致密化过程中的细胞表面张力图。
结果显示，细胞-介质界面的张力增加了四倍，而细胞-细胞接触处的张力则保持稳定。因此，细胞-介质界面张力的增加推动了人类胚胎的致密化，其性质与小鼠胚胎的致密化相似。对人类胚胎和小鼠胚胎的进一步比较显示，两者的机械策略在质上相似，但在量上不同，人类胚胎的机械效率最低。抑制人类胚胎的细胞收缩力和细胞-细胞粘附力表明，虽然致密化需要这两种细胞过程，但只有收缩力能控制压实的表面张力。细胞收缩力和细胞-细胞粘附力出现问题时会表现出不同的机械特征。通过分析自然阻滞胚胎的机械特征，发现含有排斥细胞的非致密化或部分致密化胚胎具有收缩性缺陷的证据。该研究表明，细胞收缩性的进化保守增加是产生驱动人体第一次形态发生运动的力量所必需的。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07351-x
