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          4個研究團隊報告:已造出與14天大真實胚胎非常相似的人造胚胎

          2023年06月19日 18:08:10 來源:中國科學報 作者:文樂樂

          ↑顯微鏡下的人類胚胎

            試圖創建人類胚胎早期生長的實驗室模型的生物學家向前邁出了重要一步。

            在6月15日和16日公布于預印本服務器Biorxiv的論文中,4個研究團隊報告稱,他們使用各種人類干細胞——其中一些是經過基因修飾的,制造出了與14天大的真實胚胎非常相似的人造胚胎,從而復制了人類發育過程中非常難以研究的一個階段。

            6月14日,在美國波士頓舉行的國際干細胞研究學會(ISSCR)會議上,一個團隊的負責人、發育生物學家Magdalena Zernicka-Goetz簡要介紹了她的團隊的研究結果,并引發了熱議。

            其他科學家仍在評估這4個團隊的成果,但有些人已經對此印象深刻。德國馬克斯·普朗克分子細胞生物學和遺傳學研究所發育生物學家Jesse Veenvliet在談到由以色列魏茨曼科學研究所干細胞生物學家Jacob Hanna領導的實驗室胚胎模擬物時說:“它與天然胚胎的相似性是驚人的,這幾乎是不可思議的!

            除了闡明人類早期發育過程外,新的胚胎模型還可以幫助研究人員更好地了解出生缺陷,并探索妊娠期間使用藥物的安全性。

            但它們也帶來了令人擔憂的問題。例如,英國法律禁止對14天以上的體外受精胚胎進行研究。但由于這些新模型是由人類干細胞而不是由卵子和精子形成的,因此該法律不適用于它們。像這樣的模型的倫理和道德問題還沒有得到解決。美國亞利桑那州立大學倫理學家J.Benjamin Hurlbut說,胚胎模型是“一個道德討論和道德關注的重要問題”。

            科學家此前曾刺激人類干細胞形成與胚泡非常相似的結構,后者是受精5天左右開始的胚胎階段,并在子宮中著床。這些模擬胚泡有助于研究人員探測胚胎著床前后的事件,這可能是一些不孕不育癥的關鍵。但胚泡發育停滯,很難研究稍晚發生的變化。Hanna說,人類在胚胎著床后的發育階段“真的是一個黑匣子”。

            研究人員深入研究胚泡階段之后發生事件的一個方法是從小鼠干細胞中制造模擬胚胎。例如,去年,Hanna和同事將這些細胞培育成具有跳動的心臟、大腦和脊髓的雛形以及早期肌肉的胚胎模擬物。

            為了創建類似的人類發育模型,Hanna和團隊從以前由早期人類胚胎培養的細胞系和從成年細胞轉化的干細胞入手。一個好的模擬物不僅需要包含胚胎本身的細胞,還需要包含產生所謂胚胎外組織的細胞,這些組織有助于培育生長中的后代,如胎盤和臍帶。利用其他科學家開發的細胞培養基和他們自己制作的混合物,研究人員推動干細胞分化成在真正胚胎中發現的胚胎外細胞系。然后,他們讓這些細胞系與干細胞混合。在Biorxiv預印本服務器公布的論文中,該團隊報告稱,由此產生的細胞簇顯示出胚泡發育后胚胎的特征。

            Zernicka-Goetz在英國劍橋大學和美國加州理工學院進行的研究則采用了不同方法。在這項由劍橋大學博士生Bailey Weatherbee領導的新研究中,他們從兩種人類胚胎干細胞中產生了胚胎外細胞系,這些干細胞經過基因修飾,在暴露于抗生素多西環素時可以分化成不同的組織類型。然后,科學家將這些結果與未經修飾的人類胚胎干細胞混合,3種類型的細胞結合產生了類似胚胎的細胞簇。Weatherbee說:“這些結構并不能概括胚胎的所有方面,而是作為我們研究……發育關鍵階段的補充工具!

            該領域的一些研究人員認為, Weatherbee的這一合成胚胎,不能像Hanna及其同事制造的模擬胚胎那樣復制自然胚胎,因為它們缺少一些細胞系,其組織機構也沒有明確定義。然而,加州理工學院細胞生物學家David Glover指出,真正胚胎的兩個重要特征存在于該研究制造的模擬物中——精子和卵子的前身,以及羊膜的起源。他說,該研究小組的模擬胚胎“遠非完美,但它們是有用的實驗系統”。

            此外,來自美國匹茲堡大學和中國昆明理工大學的研究小組上周也在預印本服務器上公布了相關論文,描述了著床后類胚胎模型的生成。

            Hanna說,研究人員現在希望改進他們的程序,以產生更準確的胚胎替代品,這樣就可以更清楚地了解人類早期發育的過程。當人造胚胎與14天大的天然人類胚胎相當時,他的團隊和劍橋大學團隊停止了實驗。14天一直是體外受精人類胚胎生長的公認限制。然而,Zernicka- Goetz和其他研究人員認為,對體外受精人類胚胎進行更長時間的研究是有價值的。

            來源:中國科學報(文樂樂)

          [編輯: 王姝]
          (本文來源:中國科學報)
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