时钟提供了复制发育障碍的新方法

为了健康发展 - 无论是小鼠三周还是人类九个月 - 胚胎跟随振荡基因的领先，这些基因以精确的周期开启和关闭，并触发不同的发展里程碑。振荡基因是导体，可以将时间保持在增长的交响乐中。

莫格里奇研究所的科学家们在实验室中利用人类干细胞创造了一种研究人类几乎不可知过程的新方法。他们的“盘中时钟”不仅开辟了新的研究途径，还提供了一种复制发育障碍的方法，以更好地了解其原因。

该小组在本周的Cell Reports杂志上在线报道，描述了在开发的第一个月内编程进入非常早期状态的人类干细胞的增长。然后，他们使用CRISPR技术编辑了一个已知与定时相关的特定基因，因此在表达时会发光。

结果：在一个培养皿中生长的细胞每五个小时产生一次颜色爆发，恰恰是那些忠实的振荡基因重复他们的指示。这是人类早期发育中振荡基因确切时间的第一次证实。

Morgridge实验室和威斯康星大学麦迪逊分校干细胞研究先驱James Thomson的科学家Chu-Fang Chu说，迄今为止大多数主要的振荡发现都是模式生物。20年前这篇具有里程碑意义的论文描述了鸡的振荡系统，随后在斑马鱼的研究中，老鼠和蛇都增加了知识。

在发展状态的早期阶段，在人类中，你甚至无法接近这个过程。这就是为什么我们使用干细胞看看我们是否可以在实验室中创造它是有吸引力的。“

该项目侧重于一个特定的发育阶段，称为体节发育 - 或身体部分的发展 - 发生在大约20天的发展。这是42-44对体节形成的时期，它们在约两周的时间内以非常精确的模式一个接一个地发展。

Chu说，针对这一阶段有两个原因是有价值的。首先，它为他们提供了一个非常明确的时间框架来研究哪里有可识别的生理特征，使遗传活动与发展更容易匹配。其次，在这个过程中会发生一个众所周知的基因突变，导致一种罕见且使人衰弱的疾病。

当HES7在实验中正常表达时，基因按预期每五个小时振荡一次。但是当将与SCDO相关的特定突变引入HES7时，振荡完全被破坏。从本质上讲，该团队重建了导致SCDO和潜在的其他先天性骨骼缺陷的条件。HES7基因与脊椎骨关节发育不良(SCDO)有关，其中椎骨不正确地形成并融合在一起。由于过去的研究突出了HES7对分割时钟的重要性，实验室使该基因成为CRISPR编辑的重点。

“就像飞机坠毁一样，如果没有黑匣子里的信息，我们真的不知道发生了什么或出了什么问题，”楚说。“我相信我们的系统提供了黑盒子。”

在实际发展中，有数千个事件同时发生，以创造体内复杂的器官。为了简化他们的模型，研究人员只使用中胚层细胞 - 那些负责产生骨骼，动脉和肌肉等组织的细胞。这使得团队可以更清楚地了解HES7激活或不激活时发生的情况。

发展时机是汤姆森实验室正在解决的重大问题之一。如果不能更好地了解细胞内的硬连线时间，临床应用就会受到限制。例如，许多细胞类型需要100-300天才能在体内成熟并发挥功能，这使它们不太可能成为细胞疗法的候选者。

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