13.4.2　解析信号通路功能

在胚胎发育过程中，特定信号的激活和抑制往往是特定发育事件的内在驱动力。干细胞来源的类胚胎，为探索人胚胎发育过程中的信号作用机制奠定了基础。拟胚体出现以来的20多年时间里，已被广泛用于产生三胚层对应的各种细胞谱系，在不同细胞谱系特化过程中，WNT、BMP、Nodal和FGF等信号的作用机制已被研究得很清楚。但拟胚体在自发分化时，不同细胞排列杂乱无序；在定向分化时，又无法模拟真实胚胎复杂的时空发育过程。因此，用拟胚体模拟胚胎发育过程中不同信号间的精确调控存在明显的局限性。微图案集落为定量研究人胚层特化与信号活性的关系提供了一个稳定的模型，并揭示了持续的BMP信号激活诱导产生羊膜或滋养层样细胞，而持续的WNT/Nodal信号激活则控制中内胚层分化［133，134］。此外，不同于基于反应扩散理论的Turing模式，BMP-WNT-Nodal cascade在诱导原肠发育过程中，在微图案集落里并没有建立稳定的WNT/Nodal信号梯度，因此，WNT/Nodal信号梯度形成是原肠发育的基础这一主流观点有待进一步验证［133，135］。在原肠体的制备过程中，用化学小分子分别抑制WNT、BMP或Nodal信号，都会导致原肠体的前后轴形成和结构拉长失败［91］，暗示这三条信号通路在原肠发育中起着关键作用。连续体节样结构的研究表明，Notch信号对分节时钟的振荡节律起着决定性作用；FGF/WNT、视黄酸和胞外基质信号对体节前后极性的形成、体节的上皮化和分节，以及体轴的拉长扮演着关键角色［92，93］。羊膜囊胚体的建立，揭示了BMP信号对羊膜特化起着关键作用，而WNT信号参与了羊膜样细胞诱导的原肠发育；此外，还进一步揭示了WNT和Nodal信号在中胚层和原始生殖细胞特化过程中起着关键作用［94-96，115］。在用BMP4处理的hPSCs聚集物（不对称上胚层模型）模拟上胚层对称打破的同时，揭示了WNT-DKK1 pair（即BRACHYURY+SOX2-的原条细胞同时表达WNT信号的激动剂和抑制剂）和BMP拮抗剂NOGGIN在维持对称打破的生物学事件中起着关键作用［97，98］，暗示信号通路的反馈性调节在胚胎发育中的重要性。类囊胚研究发现，上胚层样细胞和极性滋养层样细胞间的互作是类囊胚着床的基础［99］，但二者互作的具体信号还有待进一步研究。(https://www.daowen.com)