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人類首次在培養(yǎng)皿中造出小鼠胚胎,可自主發(fā)育

夕陽紅 2024-05-20 08:18:24

在生命最早之初

,受精卵經(jīng)過多次分化
、分類
,形成胚胎
,但在胚胎著床在母體子宮壁之前,早期胚胎經(jīng)歷著什么
?這對人類來說,是個還未打開的黑箱
,充滿神秘

英國劍橋大學(xué)生理

、發(fā)育與神經(jīng)科學(xué)系教授馬格達(dá)萊娜·澤內(nèi)卡-戈茨(Magdalena Zernicka-Goetz)帶著她的團(tuán)隊
,給"黑箱"打了一束光進(jìn)去

在培養(yǎng)皿里,澤內(nèi)卡-戈茨將小鼠的胚胎干細(xì)胞和滋養(yǎng)層干細(xì)胞放在一起

,實現(xiàn)了人類第一次體外構(gòu)建人造小鼠胚胎。這將增進(jìn)科學(xué)家對哺乳類動物最初發(fā)育階段的了解
,促進(jìn)早期流產(chǎn)難題的破解
。3月2日,這項研究成果發(fā)表于美國《科學(xué)》雜志

"我們把這兩種干細(xì)胞放在一起,讓他們進(jìn)行'對話'

,這是之前沒有人做過的
。我們發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞無需我們的幫助,就可以自主地發(fā)育了
。" 澤內(nèi)卡-戈茨對英國《新科學(xué)人》雜志表示。

在澤內(nèi)卡-戈茨的實驗室里

,人造小鼠胚胎在一滴凝膠基質(zhì)中被培育起來
,復(fù)刻了在子宮中早期胚胎發(fā)育的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

干細(xì)胞是能分化成多種功能細(xì)胞的多潛能細(xì)胞

。研究人員將一個胚胎干細(xì)胞和一小叢滋養(yǎng)層干細(xì)胞混合培養(yǎng),并放在半固態(tài)的凝膠基質(zhì)中
,以形成三維結(jié)構(gòu)
。此前
,科學(xué)家已經(jīng)知道
,不同種類的干細(xì)胞之間會相互作用。但這次
,胚胎干細(xì)胞和滋養(yǎng)層干細(xì)胞相互依靠著
、默契地完成了胚胎的早期發(fā)育

隨著細(xì)胞繁殖

,混合的干細(xì)胞逐漸形成一個內(nèi)部結(jié)構(gòu)--滋養(yǎng)層會變?yōu)樘ケP,而將生成胚胎的細(xì)胞則分為兩個部分:一小部分變?yōu)橹信邔?div id="m50uktp" class="box-center"> ,將來形成肌肉
、骨骼和心臟,而剩下的胚胎細(xì)胞則將發(fā)育成大腦
、皮膚和眼睛

4.5天時

,人造胚胎已經(jīng)像正常的小鼠胚胎一樣
,開始分化成身體組織和器官。7天時
,人造胚胎已經(jīng)組織成兩個解剖學(xué)意義上的斷面
,而這兩個解剖斷面會生成胎盤和小鼠胚胎

澤內(nèi)卡-戈茨告訴英國《衛(wèi)報》

,這樣的實驗結(jié)果令她吃驚,因為實驗結(jié)果表明
,人造小鼠胚胎可以像正常的胚胎一樣,在正確的時間
、正確的位置
,進(jìn)行自主發(fā)育。

盡管人造胚胎近似真實胚胎

,但研究人員表示
,它不可能進(jìn)一步發(fā)育成健康的老鼠
,因為這還需要卵黃囊來提供養(yǎng)分。

但研究人員的本意不在于通過人造胚胎實現(xiàn)體外培育小鼠甚至人類

,他們的本質(zhì)目的是為透視著床前胚胎發(fā)育打開一扇新窗。此前
,科學(xué)家很難在體外重建胚胎發(fā)育的三維立體結(jié)構(gòu)
,而在母親的子宮內(nèi)又因為胚胎太小,難以通過超聲波觀察到細(xì)節(jié)

值得一提的是,這是澤內(nèi)卡-戈茨時隔不到一年

,再次發(fā)表令生物界矚目的研究

2016年5月,以她為通訊作者的論文發(fā)表在《自然·細(xì)胞生物學(xué)》上

,成功模擬人類胚胎著床過程
,體外培養(yǎng)胚胎13天,打破了之前9天的記錄
。論文一發(fā)表
,生物界紛紛熱議。哺乳動物早期發(fā)育的相關(guān)研究被限定在嚴(yán)格的倫理規(guī)范中
,英美等國規(guī)定,培育人類胚胎不能超過14天
,因為這個時間點(diǎn)過后被認(rèn)為已經(jīng)是一個獨(dú)立個體
。澤內(nèi)卡-戈茨團(tuán)隊完成的"13天"已經(jīng)很靠近界線。

回頭看來

,去年的這項研究為澤內(nèi)卡-戈茨的下一步計劃鋪平了道路。接下來
,她希望能在是使用人類細(xì)胞在體外構(gòu)建類似的人造胚胎

"我們認(rèn)為一種可能可行的方式是,在14天內(nèi)

,使用人類胚胎干細(xì)胞及胚胎外干細(xì)胞,像人造小鼠胚胎一樣
,去模擬人類自然胚胎的早期發(fā)育過程
。" 澤內(nèi)卡-戈茨在一份聲明中表示。

但嘗試人造人類胚胎

,除了更為嚴(yán)苛的倫理限制之外,也面臨著技術(shù)障礙
。比如
,如何從人類胚胎中提取滋養(yǎng)層細(xì)胞尚沒有解決。而在此次的人造小鼠細(xì)胞中
,胚胎干細(xì)胞和滋養(yǎng)層干細(xì)胞之間的"交流"似乎是引發(fā)胚胎自主發(fā)育的重要原因。

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