胚胎是如何发育的？那些原本几乎相同的胚胎细胞，是如何知道自己应分化为神经细胞还是骨骼细胞，以及又是如何选择正确的排列和分布方式？
迈阿密大学的研究者们，以斑马鱼胚胎为模型，进行了相关问题的研究工作并最终发现：在胚胎发育时，不同的组织间存在着相互的交流，并且这一过程确保了大脑和脊髓发育，能够与头骨和脊柱的形成过程相互匹配。研究论文于11月发表于《发育》（Development）上[1]。
该领域已有的研究工作，都是关注组织分化和产生的机理，并未考虑周围组织是否参与其特性和定位决定过程。中胚层及其周围的后脑和脊髓区域，在发育分化时会有视黄酸准时准确的合成现象[2]。本研究中，研究者通过使用视黄酸抑制剂，来控制斑马鱼胚胎组织中视黄酸的生理效果，并通过组织特异性染色的方法，对目标组织的大小和空间位置进行了观察。最终研究者发现，视黄酸能促进斑马鱼胚胎后脑的形成，并帮助该组织处在正确的空间位置上。换句话说，是视黄酸帮助大脑找到了头骨，又帮助脊髓正确的放在了脊柱内。
一个没有发育好的孩子，她的大脑就没有正确的找到位置，一部分位于了颅骨外。图片来源：dailymail.co.uk
为了进一步明确视黄酸是如何在胚胎发育时影响头-躯干过渡区的组织空间定位，以及其影响组织形成和定位是否是同一个过程，研究者选择了对样品进行时间梯度的处理实验。他们通过在胚胎发育的不同阶段加入视黄酸的抑制剂后发现，在组织分化早期，视黄酸能够决定细胞的分化方向；而在中期和后期，视黄酸则参与组织空间定位和校准的过程。
通过类似的实验思路，研究者还发现视黄酸对于头-躯干过渡区域形成神经、肌肉和骨骼原件的过程是必不可少的。并且，对于这些组织是否能够完成正确的空间定位，视黄酸也是至关重要的。研究者还通过实验证明，虽然视黄酸对于发育如此重要，但对于一个需要正常分化发育的胚胎来说，仅具有合适的视黄酸分子交流是不够的。研究者通过使用细胞不同信号通路的特有抑制剂，处理胚胎后观察发现，视黄酸之所以可以影响发育中的细胞定位，可能是因其参与了细胞中的两个重要通路。
迈阿密大学生物学助理教授、本研究工作的带头人艾萨克·斯考姆（Isaac Skromne）认为，该研究主要有两个重要的发现：1.揭示了头-躯干链接部位的细胞间存在着相互交流的过程，比如传递视黄酸分子,并且这些信息的传递决定了每个细胞将要分化成什么，以及它们将要所处的空间位置；2.发现并证明了决定组织特性和决定组织定位的信号传递过程，是由两个相互独立的事件完成的。
研究者表示本次发现中的某些研究结果，如能够在哺乳动物上进行相应研究，会使得其科学价值更高。但就目前所获得的相关信息，也许已经可以帮助科学家进行更多该领域新的研究，以帮助克服新生婴儿患发育缺陷疾病的难题。
对于该项目今后的设想，研究者指出了两个重要的研究方向：首先，研究团队希望在今后能够明确这些信号分子所携带信号的具体形式。其次，尽可能的明确这些细胞交流过程，到底改变了哪些特异性基因的表达，当真正了解这些机理时，医学界可能就获得了新的治疗头-躯干过渡区发育缺陷疾病的靶点。（编辑：粉条er）
参考文献：
- Keun Lee，and Isaac Skromne.（2014）Retinoic acid regulates size, pattern and alignment of tissues atthe head-trunk transition. 141, 4375-4384 doi:10.1242/dev.109603
- Niederreither, K., McCaffery, P., Drä ger, U. C., Chambon, P. and Dollé, P. (1997).Restricted expression and retinoic acid-induced downregulation of theretinaldehyde dehydrogenase type 2 (RALDH-2) gene during mousedevelopment. Mech. Dev. 62, 67-78.