↑顯微鏡下的人類胚胎

　　試圖創(chuàng)建人類胚胎早期生長的實(shí)驗(yàn)室模型的生物學(xué)家向前邁出了重要一步。

　　在6月15日和16日公布于預(yù)印本服務(wù)器Biorxiv的論文中，4個(gè)研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告稱，他們使用各種人類干細(xì)胞——其中一些是經(jīng)過基因修飾的，制造出了與14天大的真實(shí)胚胎非常相似的人造胚胎，從而復(fù)制了人類發(fā)育過程中非常難以研究的一個(gè)階段。

　　6月14日，在美國波士頓舉行的國際干細(xì)胞研究學(xué)會(huì)(ISSCR)會(huì)議上，一個(gè)團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人、發(fā)育生物學(xué)家Magdalena Zernicka-Goetz簡要介紹了她的團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果，并引發(fā)了熱議。

　　其他科學(xué)家仍在評估這4個(gè)團(tuán)隊(duì)的成果，但有些人已經(jīng)對此印象深刻。德國馬克斯·普朗克分子細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)研究所發(fā)育生物學(xué)家Jesse Veenvliet在談到由以色列魏茨曼科學(xué)研究所干細(xì)胞生物學(xué)家Jacob Hanna領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室胚胎模擬物時(shí)說：“它與天然胚胎的相似性是驚人的，這幾乎是不可思議的�！�

　　除了闡明人類早期發(fā)育過程外，新的胚胎模型還可以幫助研究人員更好地了解出生缺陷，并探索妊娠期間使用藥物的安全性。

　　但它們也帶來了令人擔(dān)憂的問題。例如，英國法律禁止對14天以上的體外受精胚胎進(jìn)行研究。但由于這些新模型是由人類干細(xì)胞而不是由卵子和精子形成的，因此該法律不適用于它們。像這樣的模型的倫理和道德問題還沒有得到解決。美國亞利桑那州立大學(xué)倫理學(xué)家J.Benjamin Hurlbut說，胚胎模型是“一個(gè)道德討論和道德關(guān)注的重要問題”。

　　科學(xué)家此前曾刺激人類干細(xì)胞形成與胚泡非常相似的結(jié)構(gòu)，后者是受精5天左右開始的胚胎階段，并在子宮中著床。這些模擬胚泡有助于研究人員探測胚胎著床前后的事件，這可能是一些不孕不育癥的關(guān)鍵。但胚泡發(fā)育停滯，很難研究稍晚發(fā)生的變化。Hanna說，人類在胚胎著床后的發(fā)育階段“真的是一個(gè)黑匣子”。

　　研究人員深入研究胚泡階段之后發(fā)生事件的一個(gè)方法是從小鼠干細(xì)胞中制造模擬胚胎。例如，去年，Hanna和同事將這些細(xì)胞培育成具有跳動(dòng)的心臟、大腦和脊髓的雛形以及早期肌肉的胚胎模擬物。

　　為了創(chuàng)建類似的人類發(fā)育模型，Hanna和團(tuán)隊(duì)從以前由早期人類胚胎培養(yǎng)的細(xì)胞系和從成年細(xì)胞轉(zhuǎn)化的干細(xì)胞入手。一個(gè)好的模擬物不僅需要包含胚胎本身的細(xì)胞，還需要包含產(chǎn)生所謂胚胎外組織的細(xì)胞，這些組織有助于培育生長中的后代，如胎盤和臍帶。利用其他科學(xué)家開發(fā)的細(xì)胞培養(yǎng)基和他們自己制作的混合物，研究人員推動(dòng)干細(xì)胞分化成在真正胚胎中發(fā)現(xiàn)的胚胎外細(xì)胞系。然后，他們讓這些細(xì)胞系與干細(xì)胞混合。在Biorxiv預(yù)印本服務(wù)器公布的論文中，該團(tuán)隊(duì)報(bào)告稱，由此產(chǎn)生的細(xì)胞簇顯示出胚泡發(fā)育后胚胎的特征。

　　Zernicka-Goetz在英國劍橋大學(xué)和美國加州理工學(xué)院進(jìn)行的研究則采用了不同方法。在這項(xiàng)由劍橋大學(xué)博士生Bailey Weatherbee領(lǐng)導(dǎo)的新研究中，他們從兩種人類胚胎干細(xì)胞中產(chǎn)生了胚胎外細(xì)胞系，這些干細(xì)胞經(jīng)過基因修飾，在暴露于抗生素多西環(huán)素時(shí)可以分化成不同的組織類型。然后，科學(xué)家將這些結(jié)果與未經(jīng)修飾的人類胚胎干細(xì)胞混合，3種類型的細(xì)胞結(jié)合產(chǎn)生了類似胚胎的細(xì)胞簇。Weatherbee說：“這些結(jié)構(gòu)并不能概括胚胎的所有方面，而是作為我們研究……發(fā)育關(guān)鍵階段的補(bǔ)充工具�！�

　　該領(lǐng)域的一些研究人員認(rèn)為， Weatherbee的這一合成胚胎，不能像Hanna及其同事制造的模擬胚胎那樣復(fù)制自然胚胎，因?yàn)樗鼈內(nèi)鄙僖恍┘?xì)胞系，其組織機(jī)構(gòu)也沒有明確定義。然而，加州理工學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)家David Glover指出，真正胚胎的兩個(gè)重要特征存在于該研究制造的模擬物中——精子和卵子的前身，以及羊膜的起源。他說，該研究小組的模擬胚胎“遠(yuǎn)非完美，但它們是有用的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”。

　　此外，來自美國匹茲堡大學(xué)和中國昆明理工大學(xué)的研究小組上周也在預(yù)印本服務(wù)器上公布了相關(guān)論文，描述了著床后類胚胎模型的生成。

　　Hanna說，研究人員現(xiàn)在希望改進(jìn)他們的程序，以產(chǎn)生更準(zhǔn)確的胚胎替代品，這樣就可以更清楚地了解人類早期發(fā)育的過程。當(dāng)人造胚胎與14天大的天然人類胚胎相當(dāng)時(shí)，他的團(tuán)隊(duì)和劍橋大學(xué)團(tuán)隊(duì)停止了實(shí)驗(yàn)。14天一直是體外受精人類胚胎生長的公認(rèn)限制。然而，Zernicka- Goetz和其他研究人員認(rèn)為，對體外受精人類胚胎進(jìn)行更長時(shí)間的研究是有價(jià)值的。

　　來源：中國科學(xué)報(bào)(文樂樂)