胚盘是上皮组织中特化的增厚区域，它们会发育成多种脊椎动物结构。这些结构包括颅部胚盘、感觉结构（如晶状体和内耳）的部分，以及皮肤胚盘，后者会形成乳腺、羽毛、毛发、鳞片和牙齿等附属结构（Pispa & Thesleff, 2003; Bailey & Streit, 2005; Biggs & Mikkola, 2014）。这些结构的形成是由上皮组织与下层间充质之间相互交换的分子信号启动的。这一信号过程建立了局部细胞聚集、增殖和分化的中心，最终指导发育中的胚盘发育成或诱导出特定结构（Schlosser, 2005; Drake等人，2020年综述）。
发育生物学中的一个核心问题是，如何使均匀的上皮细胞场经历空间图案化，从而生成周期性排列的结构，例如皮肤附属结构。这一过程可以通过图灵风格的反应-扩散模型来解释，该模型为这些模式的周期性间距提供了理论框架（Turing, 1952）。在这个模型中，图案化是由短程激活剂和长程抑制剂之间的相互作用驱动的，它们共同打破了胚胎的对称性，从而建立了规则的图案（Gierer & Meinhardt, 1972）。
图灵风格反应-扩散模型的原理在分子水平上由一组保守的信号通路执行，这些通路调控皮肤胚盘的形成（Cooper等人，2018; Jung等人，1998; Moustakas-Verho等人，2014; Sick等人，2006a）。虽然wingless整合经典WNT/β-连环蛋白、骨形态发生蛋白（BMPs）和成纤维细胞生长因子（FGFs）的核心分子组合协调了大多数皮肤附属结构的初始图案化，但其他关键通路，如ectodysplasin（EDA）和Hedgehog（HH）通路也起着重要作用（Di-Poï & Milinkovitch, 2016; Glover等人，2017; Prochazkova等人，2017; Cooper等人，2019）。例如，在鸟类羽毛胚盘中（该系统与结膜胚盘最为相似，Drake等人，2020），图案化是由EDA/EDAR信号启动的。随后，经典WNT/β-连环蛋白作为激活剂，而BMP通路则作为抑制剂。作为WNT/β-连环蛋白下游目标的FGF20促进了间充质的聚集并增强了胚盘的形成（Noramly & Morgan, 1998; Jung等人，1998; Houghton等人，2005; Sick等人，2006; Ho等人，2019）。这种激活剂-抑制剂系统的重要性通过FGF20−/−无鳞鸡突变体得到了进一步证实，在这种突变体中，FGF20的缺失阻止了胚盘的形成，导致几乎完全缺乏羽毛、鳞片和结膜乳头（Wells等人，2012）。
鸟类眼睛中的结膜乳头为研究胚盘图案化提供了一个独特的系统（Coulombre等人，1962; Franz-Odendaal，2008），因为与广泛的六边形羽毛或鳞片阵列不同，这些胚盘形成了一个由13-16个乳头组成的离散圆形环。这些胚盘/乳头在大约1.5天（HH30–HH34）的时间内，在前眼部的巩膜-角膜边缘以高度保守的时空模式发育（Dabelow, 1927; Coulombre等人，1962; Franz-Odendaal，2008）。它们的发育分为三个阶段：上皮前图案化（HH29–30）、胚盘诱导（HH30–33）和乳头形成（HH30–34）。在HH30时，第一个乳头出现在睫状动脉上方，随后在角膜周围依次出现不同的乳头群——即颞侧（四个）、鼻侧（四个）、背侧（三个）和腹侧（三个），到HH34时完成乳头的环状排列（Franz-Odendaal，2008）。这些乳头在下面的巩膜间充质中诱导骨骼形成凝集（HH35–HH38），随后这些凝集物会骨化为眼睛的巩膜小骨（Coulombre等人，1962; Franz-Odendaal，2008）。
先前的研究为理解结膜胚盘系统中的信号通路奠定了基础。β-连环蛋白作为WNT/β-连环蛋白通路的核心效应器，从HH30开始在乳头及其相邻区域表达，并在整个发育过程中的乳头中持续表达到HH34（Jourdeuil & Franz-Odendaal，2016）。此外，WNT2在前晶状体上皮和虹膜中表达，而WNT2B在HH23、HH26和HH29时在前晶状体上皮、虹膜和角膜上皮中都有发现（Fokina & Frolova，2006）。同样，FGFR异构体在乳头发育期间也有报道（HH30–HH34），但它们在结膜胚盘形成中的作用尚不清楚（Kumar & Franz-Odendaal，2018）。最近的一项全面qPCR研究检查了从胚盘形成前到乳头晚期阶段（HH29–HH34）的胚盘相关基因（即WNT/β-连环蛋白、BMP、FGF和EDA/EDAR家族的成员）（Giffin和Franz-Odendaal，2020）。这些研究表明，在图案形成过程中这些通路之间存在复杂的相互作用，其中一些基因在时空上相互关联。
胚胎操作研究直接证明了特定基因通路在发育过程中的参与，这些研究既针对晚期也针对早期结膜乳头和骨小体诱导阶段进行。例如，在晚期阶段（特别是HH35至HH36），局部抑制Hedgehog（Hh）通路会导致目标乳头及其下方的骨小体丢失（Franz-Odendaal，2008）。在类似的晚期时间段内，从HH34.5到HH36抑制BMP2揭示了BMP和HH信号之间的功能相互作用（Duench & Franz-Odendaal，2012）。相比之下，早期操作确定了一个关键的乳头诱导窗口。虽然在HH29注射氢化可的松不足以阻止第一个乳头的形成（Hammer & Franz-Odendaal，2017），但在HH27.5开始注射，即第一个乳头出现前一天，成功抑制了所有乳头的形成（Drake & Franz-Odendaal，2025）。这一乳头诱导窗口与平行研究的结果一致，这些研究表明在HH27至HH28抑制EDA通路也会阻止乳头的形成（Ho等人，2019）。总的来说，这些研究表明HH27至HH27.5这段时间是结膜胚盘初始前图案化的关键时期。
尽管已有了一些见解，但一个关键的研究空白是缺乏对结膜胚盘早期图案化阶段相关信号通路的直接功能性操作。为了解决这个问题，我们通过在HH27时用电穿孔引入BMP调节剂来靶向BMP信号通路。TWSG1是一种分泌性的BMP结合蛋白，是一种公认的依赖于上下文的调节剂（Malinauskas等人，2024），使其成为实验性干扰胚盘图案形成阶段BMP活性的合适工具。我们的目标是直接确定BMP信号传导是否参与结膜胚盘的形成，并研究其与经典WNT/β-连环蛋白、FGF和EDA/EDAR通路的潜在联系。虽然β-连环蛋白、EDA/EDAR和FGF20之前已在结膜胚盘发育过程中被观察到（Jourdeuil & Franz-Odendaal 2016; Ho等人，2019; Giffin和Franz-Odendaal 2020; Drake & Franz-Odendaal 2025），但WNT2尚未被报道。
