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科學(xué)家成功模擬出迄今為止最早的人類胚胎發(fā)育階段

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科學(xué)家成功模擬出迄今為止最早的人類胚胎發(fā)育階段



科學(xué)家近日成功利用人類干細(xì)胞模擬了胚胎發(fā)育的早期階段 。
多支研究團(tuán)隊(duì)各自獨(dú)立地發(fā)表報(bào)告稱 ， 自己培育出了形似人類囊胚的細(xì)胞團(tuán)（囊胚約于卵子受精四天后形成） 。 兩支團(tuán)隊(duì)在3月17日的《自然》期刊上發(fā)表了自己的研究成果 。 而就在一周之前 ， 還有兩支團(tuán)隊(duì)也在論文預(yù)印網(wǎng)站bioRxiv上發(fā)布了類似的成果 ， 但尚未經(jīng)過同行評審 。 這些實(shí)驗(yàn)為我們提供了一個(gè)了解人類發(fā)育過程中關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)的機(jī)會(huì) ， 也讓我們無需用人類胚胎做實(shí)驗(yàn)、便可更好地了解流產(chǎn)與不孕不育問題 。
“這是一個(gè)重要的里程碑 。 ”密歇根大學(xué)生物工程師傅劍平指出 。
科學(xué)家目前對胚胎發(fā)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(yán)格監(jiān)管 。 科學(xué)家指出 ， 由于在實(shí)驗(yàn)室中用人類干細(xì)胞培育的囊胚與人類胚胎存在區(qū)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(rèn)為這些類似囊胚的結(jié)構(gòu)有能力發(fā)育成為完整胚胎 。
研究人員此前曾在實(shí)驗(yàn)室中用小鼠干細(xì)胞培育出過囊胚 ， 但小鼠的發(fā)育路徑與人類不同 ， 因此培育出的結(jié)構(gòu)并不適合研究人類發(fā)育 。
而上述最新研究“成功將所有要素結(jié)合在了一起 ， 建立起了胚胎發(fā)育最早期的模型 。 ”加拿大多倫多兒童醫(yī)院發(fā)育生物學(xué)家簡妮特?洛桑特表示 ， “我們對這一階段的了解相當(dāng)欠缺 。 ”
局限
受孕之后 ， 囊胚會(huì)在第7或第8天時(shí)植入子宮壁 ， 最外層細(xì)胞后續(xù)會(huì)逐漸發(fā)育為胎盤 ， 內(nèi)側(cè)的細(xì)胞團(tuán)則會(huì)發(fā)育成胚胎 。
科學(xué)家此前曾用人類胚胎干細(xì)胞觀察過胚胎在第18至20天的發(fā)育情況 。 但新開展的這些實(shí)驗(yàn)則將觀察時(shí)間進(jìn)一步提前 ， 在目前實(shí)驗(yàn)室培育出的模型中 ， 其所處發(fā)育階段最早 。
科學(xué)家對這一階段的了解 ， 部分程度上來自在實(shí)驗(yàn)室中對13天以內(nèi)的人類胚胎的研究 。 有十幾個(gè)國家的法律法規(guī)、以及國際干細(xì)胞研究學(xué)會(huì)（ISSCR）的指導(dǎo)方針都將實(shí)驗(yàn)室培育胚胎的時(shí)間限定在受精后14天以內(nèi) 。 此時(shí) ， 囊胚已經(jīng)完成移植 ， 胚胎中開始出現(xiàn)“原線” ， 標(biāo)志著細(xì)胞開始分化、變得更加多樣和復(fù)雜 。
在其中一項(xiàng)發(fā)表在《自然》上的研究中 ， 一支由德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心與昆明醫(yī)科大學(xué)組成的研究團(tuán)隊(duì)用一系列生長因子對人類干細(xì)胞進(jìn)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(xì)胞、以及由成人皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化而成的干細(xì)胞 ， 二者都取得了成功 。
在另一項(xiàng)研究中 ， 澳大利亞莫納什大學(xué)的何塞?波羅與同事們則對成人皮膚細(xì)胞進(jìn)行了重新編輯 ， 由此生成了一系列不同細(xì)胞的混合物 ， 其中有些進(jìn)一步發(fā)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(xué)干細(xì)胞生物學(xué)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(rèn)為有可能 。 ”
兩支團(tuán)隊(duì)培育出的人造結(jié)構(gòu)都與真正的囊胚類似 ， 中心形成了一個(gè)空腔 ， 一角分布著一堆細(xì)胞（在真正的囊胚中 ， 這些細(xì)胞會(huì)繼續(xù)發(fā)育為胚胎組織） 。 他們培育的結(jié)構(gòu)中還包含構(gòu)成囊胚的三種標(biāo)志性細(xì)胞類型 。 不僅如此 ， 他們還設(shè)法讓這些類人囊胚“移植”到了塑料膜上 ， 并在進(jìn)一步發(fā)育之后、達(dá)到了類似人類囊胚移植到子宮壁之后的狀態(tài) 。
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(guān)重要的一步 。 ”

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