小鼠胚胎类器官不同胚层三维牵引力的定量测量

目的力学因素在胚胎发育过程中扮演重要角色,如何对胚胎产生的力进行测量是一项艰巨的挑战。弹性微球等新型探针已经成功地在斑马鱼胚胎和小鼠胚胎中对胚胎组织产生的三维牵引力进行定量测量。体外培养的胚胎类器官比天然的胚胎更为脆弱,如何对其产生的牵引力进行测量,是一项更为艰巨的挑战。方法将弹性微球与OGTR1小鼠胚胎干细胞共同培养在180 Pa的三维纤维蛋白软胶中,通过添加不同的细胞因子组合诱导胚胎干细胞高效地发育为具有有序三胚层结构的胚胎类器官。在胚胎类器官发育的过程中,与胚胎干细胞黏附的弹性微球会被包裹到胚胎类器官内部,并会分布到胚胎类器官的不同位置。用Triton X-100去除胚胎细胞产生的力,并在处理前后用激光共聚焦显微镜对弹性微球和胚胎类器官进行三维成像,记录下弹性微球的位置和形态,计算出弹性微球的受力。结果在三维纤维蛋白软胶中,用细胞因子组合对胚胎干细胞进行诱导,可以诱导超过75%的细胞克隆形成具有类似天然三胚层结构的胚胎类器官。对处于不同胚层区域的弹性微球进行受力分析,发现中胚层区域组织产生的牵引力显著高于其他区域。结论本研究建立了在小鼠胚胎类器官中定量测量三维牵引力的方法,并发现不同胚层产生的牵引力的差异。