在很多生物的胚胎发育过程中,细胞命运是确定的。因为这些细胞遗传了特异定位在卵母细胞或者受精卵中特定区域的细胞质因子。这些能掌控特定细胞命运的细胞质因子又称为决定因子。但是在哺乳动物胚胎发育过程中却有所不同,在受精卵中还没有发现极性定位的决定因子而且胚胎发育更具有调节性。去除着床前胚胎中的部分细胞或者改变细胞在胚胎中的位置都不会像低等生物那样导致胚胎死亡或不正常,胚胎依然会恢复过来并完成发育。哺乳动物胚胎是否完全抛弃了低等生物胚胎发育规律,不再提前确定胚胎中细胞的发育命运。几十年来,研究者们都在致力于这个问题的探索和研究。在小鼠着床前胚胎发育中,研究者们在很长一段时间内一直认为第一次产生具有不同细胞命运发育倾向的差异是出现在着床前胚胎发育的较晚时期一细胞在胚胎中出现了内层和外层不同位置之后,认为在八细胞期胚胎发生致密化之前,胚胎中所有细胞都是均质无极性的,胚胎内不同细胞间在形态和内容上都不存在差别。但近几年来一些研究成果证明早在四细胞期时,胚胎里的细胞间已经产生了一些使细胞具有不同细胞命运发育倾向的差异。H3组蛋白精氨酸甲基化水平在四细胞期胚胎的不同细胞间存在了差异,而且精氨酸甲基化能够促进细胞发育成内细胞层(inner cell mass,ICM)。另外,四细胞期胚胎的四个细胞中Oct4结合DMA的能力也有着差异,而且这种差异决定细胞发育命运。阻碍Oct4与核DNA结合之后,细胞主要发生对称分裂,形成胚胎外侧部分的细胞系。一些研究者用荧光标记示踪观察方法和三维时间系列拍照跟踪方法说明胚胎侧与胚胎外侧细胞系的分离能够追溯到第一次胚胎分裂结束后的两个子代细胞上。但二细胞期两个细胞之间发育倾向性的差异主要是通过形态观察统计得来。至今为止还没有确切报道两个细胞间存在能够决定细胞发育倾向的分子水平差异。为了寻找二细胞期两个细胞之间分子水平上的差异,我们用原位杂交的方法对一细胞期高表达的272个基因在二细胞早期胚胎上进行了筛选,看经过一次分裂之后这些基因在两个子细胞上的分配差异。同样我们也对二细胞期高表达的131个基因在二细胞中期胚胎上进行了筛选,看这些基因是否在两个细胞上有不对称分布。结果在我们杂交筛选到的279个基因里面,没有发现不对称分布的基因。说明在小鼠着床前胚胎中没有像果蝇那样大部分mRNA都是极性分布在胚胎中。可能存在极性分布的少量mRNA还不在我们筛选基因里面,所以我们用小鼠转录组芯片杂交检测的方法比较了二细胞晚期胚胎的两对单细胞的整个转录组表达。在检测到的21786个基因当中有645个基因在两对细胞上重复出现两倍以上差异表达。然后我们用实时定量PCR的方法在15个胚胎的15对单细胞上检测了 8倍以上差异表达的23个基因,发现有15个基因在至少11对胚胎上重复出现两倍以上差异表达。另外我们还研究了之前报道在小鼠卵母细胞上有极性分布的线粒体核糖体RNA。发现在整个小鼠着床前胚胎发育过程中,用原位杂交检测到的线粒体核糖体RNA在胚胎上都出现极性不对称分布。在二细胞期和四细胞期的胚胎中,用原位杂交方法检测到的线粒体核糖体RNA在不同细胞间的显色水平不同。到了四细胞期和八细胞期,杂交信号主要分布在细胞与细胞之间连接的地方。线粒体核糖体RNA在四细胞期胚胎的每个细胞上的极性分布也说明四细胞期胚胎中的细胞已经不均质,发生了极化。到了桑椹胚和囊胚时期,杂交信号主要分布在胚胎内层细胞上。线粒体核糖体在着床前胚胎上的这种极性不对称分布与线粒体分布不一致,线粒体在整个着床前胚胎发育中均匀分布在胚胎中。在二细胞期和四细胞期胚胎的细胞之间线粒体数目和线粒体活性并没有像线粒体核糖体RNA那样存在差异。因此,我们用原位杂交免疫电镜的方法确定了原位杂交检测到的16S线粒体核糖体RNA的亚细胞定位,发现这些16S线粒体核糖体RNA定位在线粒体之外。我们通过显微注射实验来研究线粒体外定位的16S线粒体核糖体RNA在着床前胚胎发育过程中的功能,发现16S线粒体核糖体RNA过表达能够促进细胞向内细胞团发育。当向二细胞期胚胎的一个细胞中注射16S线粒体核糖体RNA使其过表达,这个细胞的子代细胞在囊胚期主要分布在囊胚的胚胎侧部分。而当向二细胞期胚胎中的一个细胞中注射16S线粒体核糖体RNA的反义链,这个细胞的子代细胞在囊胚期无规律地分布在整个胚胎中。同时,我们向二细胞期胚胎中的一个细胞只注射EGFP mRNA作为对照,发现这个细胞的子代细胞在囊胚期主要倾向性地分布在囊胚的胚胎侧部分或胚胎外侧部分。对照组的倾向性分布结果与已经报道的用示踪观察方法观察统计结果基本.致。以上实验说明小鼠着床前胚胎极性的建立和细胞与细胞之间差异的形成并不是出现在八细胞期致密化之后。在二细胞期两个细胞间已经存在mRNA表达差异。我们的实验结果显示在整个着床前胚胎发育过程中16S和12S线粒体核糖体RNA都是极性分布在胚胎中。二细胞期就存在了细胞与细胞之间量的差异且这种差异维持在各个时期胚胎中。而且定位在线粒体外的16S线粒体核糖体RNA在胚胎中不同细胞上量的差异能够影响细胞发育命运。过表达16S线粒体核糖体RNA能够促进细胞向内细胞团发育。通过注射16S反义链RNA来破坏16S线粒体核糖体RNA的功能,结果细胞发育的倾向性丧失。