科學家近日成功利用人類干細胞模擬了胚胎發育的早期階段 。
多支研究團隊各自獨立地發表報告稱 ， 自己培育出了形似人類囊胚的細胞團（囊胚約于卵子受精四天后形成） 。 兩支團隊在3月17日的《自然》期刊上發表了自己的研究成果 。 而就在一周之前 ， 還有兩支團隊也在論文預印網站bioRxiv上發布了類似的成果 ， 但尚未經過同行評審 。 這些實驗為我們提供了一個了解人類發育過程中關鍵時間點的機會 ， 也讓我們無需用人類胚胎做實驗、便可更好地了解流產與不孕不育問題 。
“這是一個重要的里程碑 。 ”密歇根大學生物工程師傅劍平指出 。
科學家目前對胚胎發育早期階段的了解部分來自于對人類胚胎的研究 。 但出于道德倫理考慮 ， 這些胚胎的使用存在限制 ， 受到嚴格監管 。 科學家指出 ， 由于在實驗室中用人類干細胞培育的囊胚與人類胚胎存在區別 ， 因此也許可以避開人類胚胎研究受到的那些限制 ， 從而能更多地開展這類研究工作 。 他們并不認為這些類似囊胚的結構有能力發育成為完整胚胎 。
研究人員此前曾在實驗室中用小鼠干細胞培育出過囊胚 ， 但小鼠的發育路徑與人類不同 ， 因此培育出的結構并不適合研究人類發育 。
而上述最新研究“成功將所有要素結合在了一起 ， 建立起了胚胎發育最早期的模型 。 ”加拿大多倫多兒童醫院發育生物學家簡妮特?洛桑特表示 ， “我們對這一階段的了解相當欠缺 。 ”
局限
受孕之后 ， 囊胚會在第7或第8天時植入子宮壁 ， 最外層細胞后續會逐漸發育為胎盤 ， 內側的細胞團則會發育成胚胎 。
科學家此前曾用人類胚胎干細胞觀察過胚胎在第18至20天的發育情況 。 但新開展的這些實驗則將觀察時間進一步提前 ， 在目前實驗室培育出的模型中 ， 其所處發育階段最早 。
科學家對這一階段的了解 ， 部分程度上來自在實驗室中對13天以內的人類胚胎的研究 。 有十幾個國家的法律法規、以及國際干細胞研究學會（ISSCR）的指導方針都將實驗室培育胚胎的時間限定在受精后14天以內 。 此時 ， 囊胚已經完成移植 ， 胚胎中開始出現“原線” ， 標志著細胞開始分化、變得更加多樣和復雜 。
在其中一項發表在《自然》上的研究中 ， 一支由德克薩斯大學西南醫學中心與昆明醫科大學組成的研究團隊用一系列生長因子對人類干細胞進行了處理 ， 使之形成人造的“類人囊胚” 。 他們使用的是從人類胚胎中提取的干細胞、以及由成人皮膚細胞轉化而成的干細胞 ， 二者都取得了成功 。
在另一項研究中 ， 澳大利亞莫納什大學的何塞?波羅與同事們則對成人皮膚細胞進行了重新編輯 ， 由此生成了一系列不同細胞的混合物 ， 其中有些進一步發育形成了類人囊胚 。
“類人囊胚真的完全等同于人類胚胎嗎？”美國萊斯大學干細胞生物學家阿里耶?瓦姆弗萊士提出 ， “肯定不是 。 那它是研究囊胚階段胚胎的理想模型嗎？我認為有可能 。 ”
兩支團隊培育出的人造結構都與真正的囊胚類似 ， 中心形成了一個空腔 ， 一角分布著一堆細胞（在真正的囊胚中 ， 這些細胞會繼續發育為胚胎組織） 。 他們培育的結構中還包含構成囊胚的三種標志性細胞類型 。 不僅如此 ， 他們還設法讓這些類人囊胚“移植”到了塑料膜上 ， 并在進一步發育之后、達到了類似人類囊胚移植到子宮壁之后的狀態 。
這套流程在傅劍平等研究人員看來十分熟悉 。 他曾在培育小鼠類囊胚的過程中見過類似的方法 。 “無論如何 ， 這的確是至關重要的一步 。 ”
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