身体轴的形成是胚胎发育的关键部分。它们确保所有身体部位最终都各归其位，并且我们的背上不会长出耳朵。例如，头尾轴决定了身体两端的方向。以前人们认为，这个轴很大程度上是由Nodal和BMP信号之间的相互作用决定的。

然而，这个系统中似乎还有另一个参与者，正如多特蒙德马克斯普朗克分子生理研究所的ChristianSchröter和明斯特马克斯普朗克分子生物医学研究所的IvanBedzhov领导的研究小组现在利用他们开发的类胚胎模型系统发现的那样。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。

在没有BMP的情况下，信号分子β-catenin充当Nodal拮抗剂的角色。这种新机制可以成为不同形状胚胎中轴形成的灵活解决方案。

我们的基本身体结构是在胚胎发育早期由三个身体轴的形成决定的。简单来说，它们决定了上下、前后和左右的位置。头尾轴决定了两个身体开口(嘴和肛门)的位置。沿着头尾轴和另外两个身体轴激活各种调控基因会导致某些细胞类型和组织的发育。

如此一来，轴线便决定了后来身体形状的蓝图。然而，尽管轴线发挥了重要作用，但关于轴线形成的许多问题仍未得到解答。

老鼠看起来像杯子

从进化的角度来看，头尾轴是最古老的身体轴，在胚胎发育早期就已确定。在小鼠中，它在受精后仅几天就发育了。在这个阶段，胚胎看起来像​​一个由两层细胞和一个厚盖子组成的杯子。

在杯子底部，外层细胞层(内脏内胚层)中会发育出新的细胞群。这种所谓的前内脏内胚层(AVE)的细胞随后会移向杯子的边缘，并在大约一半的位置停止。此时，头部从杯子的内层细胞层(外胚层)发育而来，而尾部则在另一侧发育。

此前人们认为，这一过程是由两种分子信号的对抗作用触发和控制的。外胚层发出Nodal信号，而盖子(胚外内胚层)则释放对应的BMP信号。杯底距离盖子最远，接收到的BMP信号最少。因此，Nodal信号在那里占主导地位，AVE群体发生分化。

人类喜欢磁盘

在他们目前的研究中，马克斯·普朗克的研究人员能够确定轴形成的另一个关键因素。为此，他们开发了一种新型的类胚胎模型系统，由一层外胚层和一层VE细胞组成——一个没有盖子的杯子。他们通过用生长因子对小鼠胚胎干细胞进行有针对性的控制治疗实现了这一目标。

尽管缺乏来自胚胎外组织的BMP信号，AVE细胞群仍能够从VE细胞中形成——这是第一个身体轴发育的起点。研究人员能够证明，β-catenin是实现这一目标所必需的，β-catenin是一种信号分子，此前人们仅知道它是胚胎发育中另一个身体轴的调节剂。

“β-catenin很可能在人类胚胎头尾轴的发育过程中发挥重要作用。人类胚胎更像一个圆盘，而不是一个杯子。因此，BMP的分布很可能与小鼠胚胎中的分布截然不同，并且其他机制在第一体轴的形成过程中也发挥着作用，”ChristianSchröter说。

同一波长的干细胞

“我们的双层胚胎样聚集体是我们成功的关键。其他研究通常使用不同干细胞系的混合物。然而，我们使用的细胞群仅来自一个干细胞系。这意味着它们不仅具有相同的遗传背景，而且还使用相同的通信系统。你也可以说它们处于同一波长，”Schröter说。

“以我们的系统为模型的人类胚胎干细胞聚集体可能成为未来研究胚胎发育过程中事件的有前途的实验工具。”

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