据了解，脊柱由33 块椎骨组成，这些椎骨是由一对称为体节的前体结构形成的。体细胞不仅产生我们的椎骨，还产生我们的肋骨和骨骼肌。为了确保这些结构的正确形成，体细胞的发育受到严格控制，每对体细胞在发育过程中的特定时间点产生。分段时钟是一组产生振荡波的基因，它控制着这一过程，每次振荡都会产生一对新的体细胞。
该研究的第一作者Marina Sanaki-Matsumiya 表示：“我们第一次能够在实验室中创建与分段时钟相关的人类成熟体细胞的周期性配对。”通过使用这种方法，研究人员开发了人类体细胞形成的三维体外模型——也称为“体细胞发生”。
创建强大的体细胞形成过程
研究小组在诱导细胞分化的信号分子混合物的存在下培养了人类诱导多能干细胞（hiPSC）。三天后，细胞开始伸长并形成前轴（顶部）和后轴（底部）。此时，科学家们将基质胶添加到培养物混合物中。基质胶被一些科学家称为神奇粉末：对许多发育过程至关重要的蛋白质混合物。这个过程最终导致体细胞的形成，其在体外相当于人类体细胞的前体结构。
为了测试分节时钟是否调节这些体节的体节形成，研究人员监测了参与这一过程的核心基因HES7 的表达模式。他们发现了振荡的明显证据，特别是在体节发生开始时。正在形成的体细胞还具有清晰的上皮化标记——这是其成熟的重要一步。
体细胞大小非常重要
惠比寿屋的团队研究了我们的胚胎发育与其他物种的不同以及为何不同。他们用来理解物种之间差异的模型系统之一是节段时钟。 2020年，团队发现人类分段时钟的振荡周期比小鼠分段时钟更长。
目前的研究还显示了体细胞大小和分割时钟之间的联系。 Sanaki-Matsumiya 说：“由此产生的体细胞具有恒定的大小，与初始体细胞使用的细胞数量无关。” “即使初始细胞的数量增加，体细胞的大小也不会增加。这表明体细胞具有首选的物种特异性大小，这可能是由局部细胞间相互作用、分段时钟或其他因素决定的。机制”。
为了进一步研究这一点，Miki Ebisuya 和她的团队现在正计划培养来自不同物种的体细胞进行比较。研究人员已经在研究几种哺乳动物，包括兔子、牛和犀牛，并在实验室中创建了一个“干细胞动物园”。
Ebisuya 说：“我们的下一个项目将集中于创建来自不同物种的体细胞，并测量它们的细胞增殖和细胞迁移率，以确定体细胞生成在物种之间的差异。”
