孕婦在懷孕期間吸煙是一種會(huì )導致出生缺陷的已知風(fēng)險。它與后代長(cháng)期不良的神經(jīng)行為、心血管、呼吸、內分泌和代謝結果密切相關(guān)。***是香煙的主要化學(xué)成分，它是增加患病風(fēng)險的主要原因。不幸的是，含有***的新煙草產(chǎn)品的引進(jìn)和傳播，例如電子香煙，正在逆轉最近在減少煙草使用方面取得的進(jìn)展。
由Stanford心血管研究所所長(cháng)Joseph C. Wu博士和Simon H. Stertzer領(lǐng)導的最新一項研究表明，他們開(kāi)發(fā)的一種人類(lèi)胚胎干細胞（hESC）模型，可以為***對發(fā)育中胎兒體內個(gè)體器官和細胞的影響提供新的見(jiàn)解，也可用于優(yōu)化藥物和環(huán)境**篩查。
研究結果以題為“Single-Cell Sequencing of Human Embryonic Stem Cell Differentiation Delineates Adverse Effects of Nicotine on Embryonic Development（單細胞測序的人類(lèi)胚胎干細胞分化劃定不良***對胚胎發(fā)育的影響）”發(fā)表在《Stem Cell Reports》雜志上。
“在煙草、電子煙和***口香糖等產(chǎn)品中發(fā)現的***，可能會(huì )對懷孕期間發(fā)育中的胚胎的不同器官產(chǎn)生廣泛、有害的影響，”Wu評論道，“這些結果尤其重要，因為它們?yōu)榻逃娪绕涫悄贻p女性，在懷孕或考慮生育時(shí)遠離吸煙提供了科學(xué)依據。”
大量的研究闡明了，***對動(dòng)物（主要是嚙齒動(dòng)物）的不良影響。動(dòng)物研究表明，孕期接觸***，對胎兒發(fā)育有不利影響，包括引起細胞損傷、炎癥增加、氧化應激和細胞復制受損。但是由于物種間的差異，這項研究是否可以應用于人類(lèi)仍然存在疑問(wèn)。雖然其他研究通過(guò)大量RNA測序分析，利用人體細胞檢測***的**，但這些傳統研究不允許研究人員在單細胞水平上研究其影響。因此，***對人類(lèi)胚胎發(fā)育的影響和潛在的分子機制仍然知之甚少。
為了解決這些局限性，Wu的團隊和他們的合作者使用單細胞RNA測序(scRNA-seq)來(lái)分析21天的***暴露對人類(lèi)胚胎干細胞來(lái)源的胚胎體(EBs)產(chǎn)生的12500個(gè)細胞的轉錄組的影響。這些是實(shí)驗室培育的3D聚合體，由不同類(lèi)型的多能細胞分化成各種類(lèi)型的細胞，最終形成包括心臟、大腦、肝 臟、血管和肌肉在內的器官。
分析的EB細胞類(lèi)型包括6個(gè)主要祖細胞：神經(jīng)細胞、肝 臟細胞、基質(zhì)細胞、內皮細胞、上皮細胞和肌肉細胞。結果表明，***的暴露降低了細胞存活率，增加了活性氧(ROS)，并降低了胚胎體的大小，導致異常的形成和分化。***暴露還會(huì )改變從hESCs分化出來(lái)的各種祖細胞的細胞周期，并導致細胞間通訊失調——這是一種尚未得到充分研究的不良影響。
“這很重要，因為我們知道，吸煙和***已被證明會(huì )增加內分泌、生殖、呼吸、心血管和神經(jīng)系統的病理風(fēng)險，這些系統依賴(lài)于多種細胞類(lèi)型之間復雜而動(dòng)態(tài)的相互作用來(lái)實(shí)現體內平衡和功能。”Wu補充說(shuō)。
研究人員還發(fā)現，***暴露會(huì )導致與金屬**和線(xiàn)粒體功能、大腦畸形和智力缺陷、肌肉發(fā)育和疾病、肺部疾病以及影響心肌細胞收縮能力的Ca2+相關(guān)心律失常相關(guān)的基因表達改變。
“我們研究的一個(gè)重要意義是，現在已經(jīng)驗證了一種評估藥物和環(huán)境**對人類(lèi)胚胎發(fā)育影響的新方法，”Wu說(shuō)，“但一個(gè)主要的限制是，我們不能用胚胎體細胞分化來(lái)概括孕婦的全身生理。例如，運動(dòng)、壓力、食物或激素變化的影響在這個(gè)模型中沒(méi)有被體現出來(lái)。”
未來(lái)，研究人員計劃進(jìn)一步研究***誘導胎兒出生缺陷的機制。Wu說(shuō)，“我們希望這將有助于發(fā)現新的生物標志物，幫助醫生更好地預防、診斷和治療這些疾病。此外，我們計劃利用我們的hESC衍生的胚胎體模型和單細胞測序技術(shù)，研究空氣污染等其他有害條件對人類(lèi)胚胎發(fā)育的更廣泛影響。”
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