科学家近日成功利用人类干细胞模拟了胚胎发育的早期阶段 。
多支研究团队各自独立地发表报告称 ， 自己培育出了形似人类囊胚的细胞团（囊胚约于卵子受精四天后形成） 。 两支团队在3月17日的《自然》期刊上发表了自己的研究成果 。 而就在一周之前 ， 还有两支团队也在论文预印网站bioRxiv上发布了类似的成果 ， 但尚未经过同行评审 。 这些实验为我们提供了一个了解人类发育过程中关键时间点的机会 ， 也让我们无需用人类胚胎做实验、便可更好地了解流产与不孕不育问题 。
“这是一个重要的里程碑 。 ”密歇根大学生物工程师傅剑平指出 。
科学家目前对胚胎发育早期阶段的了解部分来自于对人类胚胎的研究 。 但出于道德伦理考虑 ， 这些胚胎的使用存在限制 ， 受到严格监管 。 科学家指出 ， 由于在实验室中用人类干细胞培育的囊胚与人类胚胎存在区别 ， 因此也许可以避开人类胚胎研究受到的那些限制 ， 从而能更多地开展这类研究工作 。 他们并不认为这些类似囊胚的结构有能力发育成为完整胚胎 。
研究人员此前曾在实验室中用小鼠干细胞培育出过囊胚 ， 但小鼠的发育路径与人类不同 ， 因此培育出的结构并不适合研究人类发育 。
而上述最新研究“成功将所有要素结合在了一起 ， 建立起了胚胎发育最早期的模型 。 ”加拿大多伦多儿童医院发育生物学家简妮特?洛桑特表示 ， “我们对这一阶段的了解相当欠缺 。 ”
局限
受孕之后 ， 囊胚会在第7或第8天时植入子宫壁 ， 最外层细胞后续会逐渐发育为胎盘 ， 内侧的细胞团则会发育成胚胎 。
科学家此前曾用人类胚胎干细胞观察过胚胎在第18至20天的发育情况 。 但新开展的这些实验则将观察时间进一步提前 ， 在目前实验室培育出的模型中 ， 其所处发育阶段最早 。
科学家对这一阶段的了解 ， 部分程度上来自在实验室中对13天以内的人类胚胎的研究 。 有十几个国家的法律法规、以及国际干细胞研究学会（ISSCR）的指导方针都将实验室培育胚胎的时间限定在受精后14天以内 。 此时 ， 囊胚已经完成移植 ， 胚胎中开始出现“原线” ， 标志着细胞开始分化、变得更加多样和复杂 。
在其中一项发表在《自然》上的研究中 ， 一支由德克萨斯大学西南医学中心与昆明医科大学组成的研究团队用一系列生长因子对人类干细胞进行了处理 ， 使之形成人造的“类人囊胚” 。 他们使用的是从人类胚胎中提取的干细胞、以及由成人皮肤细胞转化而成的干细胞 ， 二者都取得了成功 。
在另一项研究中 ， 澳大利亚莫纳什大学的何塞?波罗与同事们则对成人皮肤细胞进行了重新编辑 ， 由此生成了一系列不同细胞的混合物 ， 其中有些进一步发育形成了类人囊胚 。
“类人囊胚真的完全等同于人类胚胎吗？”美国莱斯大学干细胞生物学家阿里耶?瓦姆弗莱士提出 ， “肯定不是 。 那它是研究囊胚阶段胚胎的理想模型吗？我认为有可能 。 ”
两支团队培育出的人造结构都与真正的囊胚类似 ， 中心形成了一个空腔 ， 一角分布着一堆细胞（在真正的囊胚中 ， 这些细胞会继续发育为胚胎组织） 。 他们培育的结构中还包含构成囊胚的三种标志性细胞类型 。 不仅如此 ， 他们还设法让这些类人囊胚“移植”到了塑料膜上 ， 并在进一步发育之后、达到了类似人类囊胚移植到子宫壁之后的状态 。
这套流程在傅剑平等研究人员看来十分熟悉 。 他曾在培育小鼠类囊胚的过程中见过类似的方法 。 “无论如何 ， 这的确是至关重要的一步 。 ”
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