顯微鏡下牛科動物的早期胚胎。圖片來源：蘇黎世聯邦理工學院
狍（一種小鹿）是少數幾種能夠讓胚胎進入特別長時間休眠的哺乳動物之一。瑞士研究人員利用現代分子方法，首次證明了胚胎在這個階段究竟發生了什么。他們已經識別出控制胚胎覺醒的信號。
狍的一個特征在鹿群中是獨一無二的。仲夏季節，在卵子受精后，其針頭大小的胚胎不會植入子宮，而會進入被稱為“胚胎滯育”的一個休眠期。這一時期將持續4個多月，直到12月。每當此時，胚胎才能以正常的速度繼續發育并植入子宮。第二年5月，經過4個半月的“真正”妊娠，母狍產下1~3只幼崽。
人們已經知道在130多種哺乳動物中存在各種形式的胚胎滯育。然而，它們很少像在狍中觀察到的那樣持續很長時間。最重要的是，幾乎沒有其他物種表現出如此明顯、持續的減速，而不是完全停止。科學家可以在老鼠身上人工誘導滯育。然而，在狍中，哪些因素控制滯育并使胚胎存活仍不清楚。
由蘇黎世聯邦理工學院動物生理學教授Susanne Ulbrich領導的國際合作團隊對狍滯育之謎進行了一段時間的調查。在一項新研究中，研究人員展示了胚胎休眠時發生的分子過程：盡管非常緩慢，胚胎細胞在滯育期間繼續分裂。包括胚胎干細胞在內的細胞數量每兩到三周就會翻一番。這項研究近日發表于美國《國家科學院院刊》。
為回答是什么阻止胚胎細胞以正常速度分裂，研究人員首先檢查了子宮液的分子組成。接下來，他們進一步觀察了轉錄組，也就是胚胎和子宮上皮細胞所有信使RNA分子的總和。
在子宮液中，研究人員發現可以調節細胞分裂率的信號物質。絲氨酸的氨基酸含量特別顯著。研究表明，在滯育接近結束時，子宮液中某些氨基酸的濃度發生了變化。細胞增殖率隨之恢復到正常水平。
這一過程涉及哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）的分子復合物。mTOR與氨基酸發生反應，并在哺乳動物細胞的許多代謝信號通路中發揮關鍵作用，包括那些與癌癥相關的信號通路。例如，mTORC1會調節蛋白質合成，從而調節細胞的生長和分裂。
根據新的發現，在整個滯育過程中，只有mTORC1的活性受到抑制，而mTORC2的活性沒有受到抑制。這與滯育小鼠相反——滯育小鼠的細胞分裂在抑制mTORC1和mTORC2后完全停止。
在滯育末期，子宮液中氨基酸水平的顯著升高激活了mTORC1。這反過來又增加了代謝和細胞周期基因的表達，推動胚胎發育。同時，由于mTORC2在狍胚胎滯育期間沒有被抑制，研究人員推測這可以解釋為什么細胞分裂緩慢繼續。
在這項研究中，研究人員沒有調查其他信號分子是否與各種氨基酸有關。目前還不清楚這些氨基酸是否真的負責恢復胚胎發育，或者胚胎本身是否也分泌作用于母體細胞和信號通路的分子。胚胎可以通過特定的信號分子向母體表明自己的存在。Ulbrich希望在未來的研究中消除這一認知鴻溝。晉楠
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