Nature cell biology：人造胚胎取得新突破
2018-07-30 责编：浮苏 生物探索
近日，科学家们使用3种干细胞直接构建出了人造小鼠胚胎，并且成功将该胚胎引导到了原肠胚形成阶段。这是迄今为止最为逼真的人造胚胎，促使胚胎学研究迈出一大步。
其实早在2017年3月，Zernicka-Goetz教授及其同事就已经发表了一篇论文，文中描述了他们使用基因改造的小鼠胚胎干细胞（ESCs）、滋养层细胞（TSCs）以及被称为细胞外基质的3D“果冻”支架来构建人工胚胎的过程。这种人造胚胎能够正常生长并且组装自己，其生长过程和结构都非常类似于天然胚胎，而且两种干细胞之间还存在着一定程度的交流：从某种意义上说，细胞正在告诉对方在胚胎的哪里放置自己。
但这两种细胞组成的胚胎无法发育到原肠胚形成阶段——在这个阶段，胚胎会从单层转变成三层，这些分层决定了细胞以后会发育成哪些器官。
“正常发育中，原肠胚的形成只有在拥有所有三种类型的干细胞时才有可能。为了在人工胚胎中重建这种复杂的结构，我们不得不添加缺失的第三种干细胞，”Zernicka-Goetz教授说，“这次，我们通过将早期实验中使用的果冻支架替换为第三种类型的干细胞（PESCs），使人工胚胎产生了正确的原肠胚结构。”
“我们的人造胚胎经历了培养皿中生命最重要的阶段。”Zernicka-Goetz教授补充道， “它们现在非常接近真正的胚胎。但为了进一步发展，它们将不得不被植入母体或人工胎盘内。”
研究人员表示，现在他们应该能够通过改变其中一种细胞的信号通路，来了解这个通路对其他一种或两种细胞的影响，从而更好地了解三种类型的干细胞在促成胚胎发育中的相互作用。
“我们现在也可以尝试将其应用于类似的人类干细胞中，借此研究人类胚胎早期发育的过程，从而避免使用天然的人类胚胎。”Zernicka-Goetz教授说。
通过这些研究，科学家可以对哺乳动物发育过程的第一阶段有更多地了解。现在限于国际通用的“14天准则”——在实验室中观察人类胚胎的时间不得超过两周，科学家们目前只能探究14天内的胚胎发育过程。
参考文献：
Berna Sozen,et al.Self-assembly of embryonic and two extra-embryonic stem cell types into gastrulating embryo-like structures.Nature Cell Biologyvolume 20, pages979–989 (2018).
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