人类卵子受精几个小时后，细胞分裂的过程开始于基因组的复制。这是发展过程中压力最大的时期之一。
在细胞分裂过程中，整个基因组——46条染色体包含超过30亿个碱基对的dna——必须被复制。
哥伦比亚大学干细胞科学家迪特尔·埃格利说:“复制基因组，使每个新细胞都有一个副本，这对早期胚胎来说是一个巨大的挑战。”几年前，他发现这个过程是多么的危险。“我们在研究中发现，胚胎不仅在复制过程中经常出现问题，而且解决问题的能力也很差。”
当胚胎不能解决它们的复制问题时，它们就会开始出错。整个染色体可能错位。这种基因组不稳定的结果往往是胚胎的死亡。
人类胚胎似乎特别难以应对复制压力。
受精后6天的人类胚胎。大多数体外受精的人类胚胎在最初几天就会停止发育。图片由Dieter Egli /哥伦比亚大学欧文医学中心提供。
“大多数体外受精的人类胚胎在最初几天就会停止发育，而我们在老鼠身上没有看到这种情况，”Egli说。“我们知道小鼠存在复制压力。他们只是处理得更好。
“现在的问题是什么导致了复制压力，胚胎如何处理它，以及我们能做些什么来防止体外受精过程中的遗传和发育异常，以创造更有效、更安全、更实惠的生育治疗方法。”
在凯克基金会的支持下，这些问题正在推动Egli和哥伦比亚大学癌症研究员Juan Manuel Schvartzman的新合作。
从癌症中吸取的教训可能有助于Egli和Schvartzman更好地理解早期人类胚胎所承受的压力以及它们如何应对。“两种类型的细胞都经历了复制压力，实际上癌细胞与早期胚胎细胞的相似之处非常令人惊讶，”Schvartzman说。
癌症和胚胎的相似之处nic细胞
人类胚胎与癌细胞有着同样的基因组不稳定性和混乱，这让研究人员困惑了几十年:当基因组完整性是正常发育的必要条件时，为什么胚胎细胞会表现得像肿瘤细胞?
Schvartzman研究癌细胞的新陈代谢，并了解到某些代谢物会在癌细胞中引起复制压力，从而在压力引发的基因组损伤上茁壮成长。在胚胎细胞中也发现了高浓度的这些代谢物，这些代谢物不会在损害中茁壮成长。
“我们在这里测试的想法是，复制压力是胚胎中存在的代谢变化的结果。我们有办法改变这种代谢环境，希望这些干预措施可以提高生育治疗的成功率。”
Egli和Schvartzman的研究将依赖于人类胚胎，但由于美国国立卫生研究院不资助此类研究，凯克基金会的新资助至关重要。Egli补充说，禁止NIH资助早期人类胚胎的研究确实损害了我们对自身发展的理解。
DNA损伤。在一个3天大的人类胚胎中，绿色斑点标志着DNA的断裂，这是由复制压力引起的，这一过程也发生在癌细胞中。图片由Dieter Egli /哥伦比亚大学欧文医学中心提供。
“我们对苍蝇或蠕虫的早期发育的了解比我们对人类的了解要多，其中一个原因当然是道德上的，”Egli说。“有了这笔可观的资金，我们就有了一个非凡的机会，可以极大地推动科学的发展。我们非常感谢基金会。”
指导方针允许研究人员将人类胚胎培养到第14天，但Egli和Schvartzman的研究将集中在受精后的头几天。
这项研究的好处可能不仅仅是改善生育治疗。
Egli说:“在这个充满压力的时期发生的可行的基因变化可能会影响胎儿、孕期、新生儿和成年人的健康。”
参考文献
Additio部分信息
上图为蔡司显微镜CC BY-SA 2.0的早期人类胚胎。
Dieter Egli博士是哥伦比亚大学Vagelos内科和外科医学院发育细胞生物学副教授，在儿科和妇产科、Naomi Berrie糖尿病中心和哥伦比亚干细胞倡议部门任职。
Juan-Manuel Schvartzman，医学博士，哥伦比亚大学Vagelos内科和外科医生学院血液学和肿瘤学部门以及Herbert Irving综合癌症中心的医学助理教授。他是哥伦比亚医生的医学肿瘤学家，在那里他专门治疗胃肠道癌症患者。
W. M. Keck基金会于1954年由William Myron Keck在洛杉矶成立，他是Superior石油公司的创始人。凯克基金会是美国最大的慈善组织之一，支持杰出的科学、工程和医学研究。该基金会还支持本科教育，并在南加州维持一个项目，以支持艺术和文化、教育、卫生和社区服务项目。
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