小鼠胚胎發(fā)育的過程的簡要介紹：一枚受精卵如何“變”成一只小鼠

胚胎發(fā)育的過程就好比一場音樂會，不同的樂器（細胞）在特定的過程中發(fā)出不同的聲音，共同完成一首完美協(xié)奏曲。

小鼠作為哺乳動物研究的模式動物，可用于幫助我們了解人類胚胎的發(fā)育。雖然小鼠胚胎發(fā)育的時間短于人類胚胎發(fā)育的時間，但小鼠與人的胚胎發(fā)育的過程非常相似，仍有很多可以類比的地方。那么小鼠出生前的命運是怎樣的呢？
 

圖1.小鼠與人類胚胎發(fā)育對比（TS:Theiler Stage,CS:Carnegie stage）

卵裂
如果說受精是一個生命的開始，那么卵裂就是發(fā)育的第一步，合子經(jīng)過2細胞、4細胞、8細胞、16細胞這種逐級分裂形成卵裂球。

2細胞期發(fā)生合子基因激活。8細胞期開始逐漸致密化，卵裂球變得扁平，彼此之間得接觸增加，細胞的發(fā)育潛力逐漸被抑制開始分化（最早的分化事件），這一過程稱桑葚形成。

16細胞時期時，最終導(dǎo)致兩種截然不同的細胞系出現(xiàn)：內(nèi)細胞團(ICM)和滋養(yǎng)外胚層(TE)，排列在胚胎內(nèi)的細胞產(chǎn)生ICM，而外層的細胞產(chǎn)生TE，形成小的囊胚腔，此時的囊胚腔很小不宜看見，為早期囊胚；直到晚期囊胚，可以看到明顯完整的囊胚腔和內(nèi)細胞團。當(dāng)內(nèi)部細胞團的一小部分發(fā)育為胚胎時，滋養(yǎng)外胚層將分化為胚胎的附加結(jié)構(gòu)，如胎盤，它是母體為胚胎提供營養(yǎng)的通道。在這個階段的胚胎稱為胚泡。

到發(fā)育的第5天，胚泡從透明帶中孵出，準(zhǔn)備植入子宮壁，孵出過程在脫離子宮環(huán)境的體外也能發(fā)生。植入時，子宮腔增大，子宮壁緊密閉合，使子宮腔密閉，子宮上皮表面的變化使之接受胚泡附著。

合子基因激活
哺乳動物配子受精前，其基因組處于無轉(zhuǎn)錄活性狀態(tài)。受精后，遺傳物質(zhì)融合并形成合子,進一步發(fā)育成新的個體。受精卵基因表達受合子基因激活（ZGA）調(diào)控，不同物種ZGA的發(fā)生時間不同。小鼠中ZGA開始于2細胞期，而人類則為4-8細胞期，在ZGA之前，胚胎依賴于蛋白質(zhì)和卵母細胞發(fā)生期合成的mRNA。
 

圖3 小鼠胚胎發(fā)育從受精到原腸胚形成階段模式圖

原腸運動
在早期胚胎發(fā)育中，有一個非常重要的時刻--原腸運動，通過這個運動，體內(nèi)所有細胞最終將走向特定的命運。原腸運動是胚胎劇烈的、高速有序的運動過程，通過細胞運動實現(xiàn)囊胚細胞的重新組合。原腸胚形成期間（受精6.5天開始形成），囊胚細胞彼此之間的位置發(fā)生變動，形成由三胚層細胞（即內(nèi)胚層、中胚層和外胚層）構(gòu)成的胚胎結(jié)構(gòu)，這一過程又被稱為“生殖層形成”。

內(nèi)胚層會形成內(nèi)生殖層，中胚層具有多能性，它將形成肌肉、結(jié)締組織、血管、腎臟和其它參與分泌和滲透調(diào)節(jié)的器官、骨骼等。囊胚剩余的內(nèi)皮外壁、外胚層能夠形成外表皮、感覺器官和神經(jīng)系統(tǒng)。

一般而言，原腸期標(biāo)志著胚胎決定已不可逆，從此細胞將沿著各自的發(fā)育途徑義無反顧的走下去。在出生的前幾天，器官繼續(xù)形成，胚胎的體積逐漸增大。從交配受精開始，受精卵一般需經(jīng)19-20天的發(fā)育形成幼鼠。

圖4.小鼠從受精卵到出生前發(fā)育特征(詳見http://www.emouseatlas.org/emap/ema/theiler_stages/StageDefinition/stagedefinition.html）

小貼士
人類胚胎發(fā)育分期
人類的胚胎期可分為23個Carnegie stages，Carnegie是美國一家歷史研究所的名稱，該研究所對這些發(fā)育階段進行了分類。Carnegie stages是基于脊椎動物胚胎的外部和內(nèi)部形態(tài)發(fā)育，而不是直接依賴于年齡或大小劃分的。由于這一階段適用于所有脊椎動物，而且大多數(shù)脊椎動物胚胎在胚胎期發(fā)育的方式基本相同，因此我們可以直接比較不同物種的發(fā)育時間。
 

圖5 小鼠、大鼠和人類胚胎發(fā)育Carnegie stages比較

小鼠胚胎發(fā)育分期
小鼠胚胎可以根據(jù)多種標(biāo)準(zhǔn)進行分期，其中最普遍的是泰勒在《The House Mouse: Atlas of Mouse Development》(Springer-Verlag, New York, 1989)中所描述的分期標(biāo)準(zhǔn)，也就是Theiler Stage。但是Theiler Stage過于寬泛，無法區(qū)分早期發(fā)育的許多重要階段，因此常常輔以其他標(biāo)準(zhǔn)，如細胞數(shù)、體節(jié)數(shù)等。

圖6 小鼠各個Theiler Stage影像
 

我們今天簡要介紹了小鼠胚胎發(fā)育的過程，但是新生命孕育的神奇之處在于，它不僅僅是一個受精和胚胎發(fā)育的過程來完成的，追溯源頭，從原始生殖細胞的起源和遷移，到性別決定，再到精子以及卵母細胞的發(fā)生，無一不是新生命孕育的必備過程。不禁感嘆大自然的奇妙，一個生命發(fā)生，下一個生命便已經(jīng)開始孕育。

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參考資料及圖片來源：
1. 安德拉斯·納吉. 小鼠胚胎操作實驗手冊(原著第三版)[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社,2006.
2. Takaoka K, Hamada H. Cellfate decisions and axis determination in the early mouse embryo [J]. Development, 2012, 139(1):3-14.
3. Theiler K . The House Mouse [M].Springer Berlin Heidelberg, 1989.
4. https://embryology.med.unsw.edu.au
5. http://www.emouseatlas.org/emap/home.html