作为在早期胚胎发育中的一个非常重要的时刻,人体内所有细胞在通过原肠运动后走向特定的命运。这一阶段特化形成的三胚层细胞支撑了我们身体所有器官和系统的发育。
因人类原肠运动发生在受精后14至21天之间,人类胚胎的体外培养却被限制在14天内,目前基于多能干细胞体外构建的类胚胎结构并不能完全真实地反映胚胎发育轨迹。
就在昨天,北京理工大学生命学院肖振宇副教授、中国科学院动物研究所王红梅、于乐谦、郭靖涛研究员、中国农业大学魏育蕾教授、郑州大学第一附属医院何南南助理研究员在国际学术期刊Cell发表文章3DReconstructionofaGastrulatingHumanEmbryo,基于芯片技术和三维动画重构技术首次重构高分辨率人类三维数字原肠胚,填补原肠胚阶段人类胚胎发育知识空白,为理解人类早期胚胎发育及相关疾病提供重要资料,为改善不良妊娠结局奠定科学基础。


上世纪早期,来自美国卡耐基研究所的科学家们将人类胚胎发育的前八周划分为23个卡内基分期,即Carnegiestage(CS1-CS23)。原肠运动主要发生于CS7-CS8阶段。
本研究基于一枚珍贵的CS8时期完整人类胚胎,利用连续横断面(transverseplane)高分辨空间转录组切片,结合机器学习算法进行三维对齐,构建了完整胚胎中不同细胞类型与基因表达的三维空间分布点云图,进而数字3D重构了首个完整人类原肠胚模型。

人类原肠胚的三维重构流程图
同属于灵长类,猴的原肠胚阶段关键发育事件和发生机制在生理特征及胚胎发育方面与人类高度类似。在我国科学家季维智院士团队、王红梅研究员团队以及彭广敦研究员团队还有多家国外研究团队共同努力下,猴原肠胚阶段重要科学难题正逐渐被系统解析,为研究人类原肠胚发育阶段关键科学事件提供重要参考。然而,若想了解人类原肠胚形成机制,需回归人胚胎本身。本研究系统描绘了胚胎形态、细胞类群、空间位置和转录组特征,解析重要胚外组织羊膜细胞发育过程和卵黄囊造血谱系特化。

人类原肠胚羊膜发育与卵黄囊造血特化
同时针对原肠胚前-后、背-腹、左-右体轴关键信号通路进行解析,提出胚胎尾部可能存在新的信号源和“组织者(organizer)”,为窥探人类极早期胚胎发育提供了重要窗口。

人类原肠胚前-后、背-腹、左-右体轴关键信号通路
参与该研究的肖振宇副教授,是北京理工大学生命学院董磊教授团队成员。以第一作者/通讯作者(含共同)在Cell、NatureGenetics、DevelopmentalCell、NatureCommunications、ProteinCell等国际著名学术期刊发表SCI论文17篇,总影响因子243,总他引449次。主持国家自然科学基金项目(青年项目和面上项目)、欧盟地平线计划MarieCurie基金等,作为骨干参与中国科学院A类战略性先导科技专项,曾荣获MarieCurie欧盟地平线计划杰出人才,研究成果获妇幼健康科学技术奖一等奖。

聚焦理工、医工交叉融合特色发展,北理工于2018年成立了医工融合研究院,并于2021年延伸成立了医学技术学院,重点面向人民生命健康,支撑学校大健康板块学科建设。

面向国家经济社会发展重大需求,聚焦健康中国发展战略,近年来,生命学院持续加强科技创新能力建设,年均发表期刊论文约150篇(SCI论文约100篇),年均授权专利约30件。
学院教师承担国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、国防预研及民用航天等多项重大科研项目。“十三五”承担或参与国家级重大重点类项目20余项。年均科研经费5000万元,与“十二五”相比,科技投入经费增幅近100%。


生命学院注重筑牢学生理科知识基础,培养学生特色工程技术能力,现有生物医学工程和生物技术两个本科专业,生物医学工程专业入选国家一流专业,生物技术专业入选北京市一流专业。
在生物医学工程专业,学院开设两个本科专业特色项目——
医工融合实验班:本博一体化培养模式(符合条件的,100%上研),与医院合作,双导师制,培养医学和工程技术结合的复合型人才,听得懂医生语言的科学家和工程师;
生物医学工程实验班:与医院、企业共同培养,具有较强的应用面向。


张军党委书记与医工融合实验班学生交流
在生物技术专业,学院开设了两个本科专业特色项目——
“生物技术+生物科学”(智能生物与精准医疗方向)联合学士学位:开设联合学士学位项目,北理工生物技术+中国农大生物科学联合培养,强生物基础、具备信息技术应用能力,保研率高达50%;
“生物技术+人工智能”双学士学位复合型人才培养项目:生命学院生物技术+计算机学院人工智能的课程体系,强交叉融合、将人工智能应用到生物技术领域。

崇德尚医、敬业精工,赋能医疗、智汇健康。
生命科学与人类共存、人民健康和社会发展密切相关,生物科学与技术不仅正在改变人类的生活,还深刻影响着人们的思想观念与思维方式。未来,北京理工大学生命学院将为开启新的生命科学之门而不断努力,为人类健康保驾护航!