從受精卵的一次分裂開始，復雜的蛋白和基因網絡相互作用，以構建形成器官的細胞模式。就像鐘表上的鐘擺一樣，每一次擺動和每個節(jié)拍都需要仔細對齊以維持形成生命的節(jié)奏。但是，我們對人類早期發(fā)育的許多理解都極為有限，一個關鍵原因是缺乏能夠復制這些復雜生物過程的實驗模型。

       在一項新的研究中，來自日本京都大學等研究機構的研究人員利用人誘導性多能干細胞（ipsC）重建出人體分節(jié)時鐘（segmentation clock），這是胚胎發(fā)育研究的焦點。

       比如，在人類受精大約20天后，一種稱為‘體節(jié)發(fā)生（somitogenesis）’的過程開始了。這是胚胎發(fā)育出*的稱為'體節(jié)（somite）'的節(jié)段并決定了身體的基本節(jié)段模式的時候。體節(jié)終有助于椎骨和肋骨的形成。
       體節(jié)的出現是由分節(jié)時鐘決定的，分節(jié)時鐘是一種控制和指導它們出現的遺傳振蕩器。盡管已在小鼠、小雞和斑馬魚中研究了分節(jié)時鐘基因及其在發(fā)育中的作用，但在人類中幾乎沒有關于它們的任何知識。
       解決此問題的一種方法是使用干細胞重建分節(jié)時鐘。在這項新的研究中，這些研究人員著手利用人ipsC細胞形成前體節(jié)中胚層細胞（pre-somitic mesoderm, PSM），即體節(jié)的前體細胞。
       首先模擬早期發(fā)育過程中活躍的信號通路。通過利用在胚胎學中的知識，成功地培育出PSM及其后代的培養(yǎng)物。研究以有節(jié)律的模式表達的基因不僅表明它們在五個小時內振蕩，而且還揭示了尋找的分節(jié)時鐘的新遺傳成分。
       除了簡單的基因振蕩外，這些研究人員還重現了分節(jié)時鐘的第二個特征，即表達波。隨后，他們使用基因編輯技術評估了與脊柱變形有關的關鍵基因的功能。
       不出所料，這些基因發(fā)生的突變極大地改變了分節(jié)時鐘的各個方面，包括同步和振蕩。接著進一步培育出源自攜帶上述遺傳缺陷的患者的ipsC細胞，鑒定出所涉及的突變并進行了校正。
       這項研究展示了ipsC細胞如何優(yōu)雅地用于概括人類胚胎發(fā)育和其他復雜生物過程的各個方面。
       和許多發(fā)育生物學家一樣，對胚胎和胚胎發(fā)育很感興趣。復雜的器官和組織是從非常簡單的初始結構形成的，這個形成過程的優(yōu)雅和美麗令人震驚。我希望重建和分析胚胎發(fā)育的許多其他方面，并擴展對人類和非人動物發(fā)育仍然有限的了解。