日本京都大學Cantas Alev和日本理化學研究所（RIKEN）生物系統動力學研究中心（BDR）Miki Ebisuya團隊合作，利用多能幹細胞揭示了人類分節時鐘的特點。並在2020年4月1日在線發表在《自然》雜誌上。
這一研究成果意味著人類在中胚層譜系和細胞類型研究取得突破，為幹細胞應用到更多的胚胎發育和組織、器官形成等方面，以及各種疾病治療提供理論基礎。
什麼是分節時鐘？
分節時鐘是一個基本的生物學概念，其被認為是節律性和可控性出現的基礎。是證明體外誘導的人類早熟中胚層中存在動態波狀基因表達。
脊椎動物在胚胎發育的過程中沿身體前後軸形成一定數目的暫時性結構——體節（somite），細胞時鐘的每一次「滴答聲」都會促進體節的形成。隨著胚胎的繼續發育每個體節分化成為生骨節，生皮節和生肌節。
如果體節發生過程受到幹擾，形成的體節就會出現缺陷，就會導致身體發育異常，產生各種先天性疾病。
在過去的 40 多年中，大量研究表明，分節時鐘主要是由Notch，Wnt和成纖維細胞生長因子（FGF）通路的基因構成的，這些基因呈現一種周期性的振蕩表達模式並且它們的振蕩周期與體節發生的周期是一致的。
研究人員通過體外誘導多能幹細胞逐步形成早體中胚層及其衍生物，以模擬人體細胞發育的不同方面。研究人員最初研究專注於模擬人體分節時鐘，它引起了脊椎動物軸向骨骼的分節模式。
此外，研究人員鑑定並比較了由多能幹細胞誘導的人和小鼠早熟中胚層中的振蕩基因，該基因揭示了物種特異性、共享分子組分以及與小鼠和人假定分節時鐘相關的通路。
隨後，使用基於CRISPR -Cas9的基因組編輯技術，研究人員對已經報導的與椎骨節段缺失患者突變（例如脊椎肋骨發育不全）有關的基因（HES7、LFNG、DLL3和MESP2）進行了編輯。
最後對患者和患者衍生的多能幹細胞分析顯示，在振蕩、同步或分化特性方面基因特異性改變。這些發現提供了對人類分節時鐘以及與人類軸向骨骼生成相關的疾病的見解。
據了解，多能幹細胞被越來越多地用於模擬胚胎發育和器官形成的不同方面，在體外誘導主要中胚層譜系和細胞類型方面的研究取得進步。
發現分節時鐘的特點有什麼用？
對於我們普通人來說，分節時鐘這類專業術語離我們特別遙遠，但是我們需要知道科學家通過研究分節時鐘的特點可以更好地了解細胞的發育過程，研究幹細胞的分化過程，並為幹細胞分化成特定需要的細胞提供思路。
比如幹細胞分化成胰島幹細胞，治療糖尿病，幹細胞分化神經細胞，治療老年痴呆……隨著科學家的對細胞的不斷研究，科學家或能夠繼續闡明細胞自身的內部生命。
而且隨著研究幹細胞技術的不斷發展，研究人員也需要新的理論和實踐來對研究結果進行闡明。就好像幹細胞為生命科學前進帶來的巨大貢獻一樣，未來幹細胞研究與分析一定會為科學家們的探索開闢新的發展方向。