نقشه‌برداری فضایی نشان می‌دهد که چگونه اندام‌های تناسلی انسان در طول اندام‌زایی به صورت کد رشد می‌کنند

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

یک مطالعه جدید رشد دستگاه ادراری تناسلی انسان را در زمینه فضایی بومی آن ترسیم کرده است و نشان می دهد که چگونه اندام های همسایه رشد خود را از طریق ارتباطات سلولی و سیگنال دهی مولکولی در طول جنین زایی هماهنگ می کنند.

این مطالعه که در Science منتشر شد، توسط Guo Jingtao و Wang Xiaoyan در موسسه جانورشناسی آکادمی علوم چین و با همکاری محققان بیمارستان سوم دانشگاه پکن و بیمارستان زنان و کودکان دانشگاه چینگدائو رهبری شد.

سیستم های ادراری و تولید مثلی منشا جنینی مشترک دارند و در نزدیکی فیزیکی رشد می کنند. در طی هفته های چهارم تا پنجم، مزودرم میانی مزونفروس، پریموردیوم آدرنال و پریموردیوم گناد را تشکیل می دهد. مطالعات تک سلولی انواع سلول ها و مسیرهای رشد را در اندام های فردی مشخص کرده است. با این حال، تفکیک بافت، روابط فضایی مورد نیاز برای مطالعه ارتباطات در سراسر مرزهای اندام را حذف می کند.

برای بررسی توسعه هماهنگ سیستم ادراری تناسلی انسان در بافت فضایی بومی آن، محققان رونویسی فضایی با وضوح بالا را با چند omics تک سلولی، تصویربرداری پروتئین بافتی و مدل‌های سلول بنیادی جنینی انسان برای تجزیه و تحلیل جنین‌های انسان نر و ماده در مراحل کارنگی 15، 19 و این مراحل مختلف جنسیتی ترکیب کردند.

پروفایل استریو-seq و خوشه‌بندی اطلاعات فضایی، جمعیت‌های اصلی غدد جنسی، قشر آدرنال، کلیوی، مزانشیمی و عصبی را حل کرد. تجزیه و تحلیل بیشتر مجموعه داده را به 33 نوع سلول طبقه بندی کرد.

سیر تکاملی نشان می‌دهد که دودمان‌های کلیوی نسبتا زود از هم جدا می‌شوند، در حالی که دودمان سوماتیک قشر آدرنال و گناد نزدیک‌تر به هم مرتبط هستند.

در مرحله 15 کارنگی (CS15)، تجزیه و تحلیل ارتباط سلولی فضایی نشان داد که پریموردیوم گناد سیگنال‌های WNT، BMP و NCAM را از بافت‌های مجاور از جمله مزونفروس و پریموردیوم آدرنال دریافت می‌کند. این تیم با هدایت داده های مکانی، مزودرم میانی مشتق از سلول های بنیادی جنینی انسان را با BMP7، NCAM1 و CHIR99021 درمان کردند. ترکیب سه عاملی بیان نشانگر گناد اولیه را افزایش داد و رونوشت را به سمت یک حالت اولیه گناد در داخل بدن تغییر داد. این نتایج نشان می‌دهد که بافت‌های مجاور می‌توانند به شکل‌گیری سرنوشت اولیه گناد کمک کنند.

با پیشرفت توسعه، غدد جنسی از نظر فضایی در مجاورت مزونفروس باقی می مانند. در منطقه ای که بیضه rete یا تخمدان rete تشکیل می شود، تیم سلول های rete بیان کننده PAX8 را شناسایی کردند. تجزیه و تحلیل فضایی و transcriptomic نشان داد که این سلول‌ها بیشتر شبیه مزانشیم مزونفریک هستند تا سلول‌های سوماتیک گناد اولیه. این به یک رابطه نزدیک رشدی بین سلول‌های رته و مزونفروس اشاره می‌کند.

برای بررسی این رابطه، محققان تجزیه و تحلیل شبه‌زمان، توالی‌یابی RNA تک هسته‌ای، پروفایل دسترسی کروماتین، نقشه‌برداری فضایی و ایمونوفلورسانس را ادغام کردند. آنها سلول هایی را با ویژگی های سلول های رت و سلول های حمایت کننده گناد شناسایی کردند.

همراه با داده‌های ردیابی اصل و نسب Pax8 موش قبلی، نتایج یک مشارکت غیر متعارف احتمالی از سلول‌های rete مرتبط با مزونفروس را به زیرمجموعه‌ای از سلول‌های حمایت کننده گناد نشان می‌دهد. اغتشاش محاسباتی و ناک داون PAX8 در شرایط آزمایشگاهی نیز نشان داد که PAX8 به حفظ هویت سلولی rete کمک می کند. بنابراین ممکن است انتقال به سمت وضعیت سلول پشتیبان را مهار کند.

این مطالعه همچنین برنامه‌های استروئیدوژنیک هماهنگ را در سراسر غده فوق کلیوی و غدد جنسی نشان داد. محققان سه جمعیت استروئیدوژنیک متمایز از نظر رونویسی را در طول سه ماهه اول شناسایی کردند. اینها شامل سلولهای لیدیگ جنینی در غدد جنسی مردانه و دو حالت ناحیه جنینی آدرنال، FZ_state I و FZ_state II هستند.

FZ_state من یک برنامه سنتز کلسترول جدید قوی تر نشان دادم که با SREBF2 مشخص شده بود. FZ_state II گیرنده های لیپوپروتئین SCARB1 و LDLR را همراه با ژن های سنتز کورتیزول بیان کرد. این یافته ها نشان می دهد که FZ_state II ترجیحا از ذرات لیپوپروتئین در گردش به عنوان منبع کلسترول استفاده می کند و دارای ظرفیت سنتز کورتیزول است.

در طول تمایز جنسی، کورتیزول سطح آندروژن را از طریق تنظیم بازخورد منفی کاهش می دهد و در نتیجه از رشد طبیعی زنان محافظت می کند. برخلاف سلول‌های استروئیدوژن گناد ماده، که تا سن بلوغ ظاهر نمی‌شوند، سلول‌های استروئیدوژن گناد نر پس از CS19 در طول جنین‌زایی تمایز می‌یابند و ژن‌های بیوسنتز آندروژن را بیان می‌کنند و در نتیجه از تمایز جنسی طبیعی مردان حمایت می‌کنند. این برنامه های مکمل، عملکردهای استروئیدوژنیک غدد فوق کلیوی و غدد جنسی را به تمایز جنسی مرتبط می کند.

در مجموع، این یافته ها رشد دستگاه ادراری تناسلی انسان را به عنوان یک فرآیند هماهنگ چند اندامی در سطوح سیگنالینگ شیمیایی، ارتباطات سلولی و هماهنگی هورمونی توصیف می کنند. این چارچوب فضایی ممکن است به محققان کمک کند تا بررسی کنند که چگونه هماهنگی مختل به ناهنجاری‌های مادرزادی و تفاوت‌های رشد جنسی کمک می‌کند.

محققان همچنین یک پلتفرم تعاملی برای کاوش مجموعه داده‌های چند omic رونویسی و تک سلولی فضایی ایجاد کردند.

Yifei Guo و همکاران، هماهنگی فضایی در توسعه همگانی سیستم ادراری تناسلی انسان در طول اندامزایی، علم (2026). DOI: 10.1126/science.aee5093

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →