人类首次在培养皿中造出小鼠胚胎,能与自然胚胎一样自主发育

编辑:薄荷绿℡ 2019-08-06 11:12:34
在生命最早之初,受精卵经过多次分化、分类,形成胚胎,但在胚胎着床在母体子宫壁之前,早期胚胎经历着什么?这对人类来说,是个还未打开的黑箱,充满神秘。
英国剑桥大学生理、发育与神经科学系教授马格达莱娜·泽内卡-戈茨(Magdalena Zernicka-Goetz)带着她的团队,给“黑箱”打了一束光进去。
在培养皿里,泽内卡-戈茨将小鼠的胚胎干细胞和滋养层干细胞放在一起,实现了人类第一次体外构建人造小鼠胚胎。这将增进科学家对哺乳类动物最初发育阶段的了解,促进早期流产难题的破解。3月2日,这项研究成果发表于美国《科学》杂志。
“我们把这两种干细胞放在一起,让他们进行‘对话’,这是之前没有人做过的。我们发现这些细胞无需我们的帮助,就可以自主地发育了。” 泽内卡-戈茨对英国《新科学人》杂志表示。
在泽内卡-戈茨的实验室里,人造小鼠胚胎在一滴凝胶基质中被培育起来,复刻了在子宫中早期胚胎发育的内部结构。
干细胞是能分化成多种功能细胞的多潜能细胞。研究人员将一个胚胎干细胞和一小丛滋养层干细胞混合培养,并放在半固态的凝胶基质中,以形成三维结构。此前,科学家已经知道,不同种类的干细胞之间会相互作用。但这次,胚胎干细胞和滋养层干细胞相互依靠着、默契地完成了胚胎的早期发育。
随着细胞繁殖,混合的干细胞逐渐形成一个内部结构——滋养层会变为胎盘,而将生成胚胎的细胞则分为两个部分:一小部分变为中胚层,将来形成肌肉、骨骼和心脏,而剩下的胚胎细胞则将发育成大脑、皮肤和眼睛。
4.5天时,人造胚胎已经像正常的小鼠胚胎一样,开始分化成身体组织和器官。7天时,人造胚胎已经组织成两个解剖学意义上的断面,而这两个解剖断面会生成胎盘和小鼠胚胎。
泽内卡-戈茨告诉英国《卫报》,这样的实验结果令她吃惊,因为实验结果表明,人造小鼠胚胎可以像正常的胚胎一样,在正确的时间、正确的位置,进行自主发育。
尽管人造胚胎近似真实胚胎,但研究人员表示,它不可能进一步发育成健康的老鼠,因为这还需要卵黄囊来提供养分。
但研究人员的本意不在于通过人造胚胎实现体外培育小鼠甚至人类,他们的本质目的是为透视着床前胚胎发育打开一扇新窗。此前,科学家很难在体外重建胚胎发育的三维立体结构,而在母亲的子宫内又因为胚胎太小,难以通过超声波观察到细节。
值得一提的是,这是泽内卡-戈茨时隔不到一年,再次发表令生物界瞩目的研究。
2016年5月,以她为通讯作者的论文发表在《自然·细胞生物学》上,成功模拟人类胚胎着床过程,体外培养胚胎13天,打破了之前9天的记录。论文一发表,生物界纷纷热议。哺乳动物早期发育的相关研究被限定在严格的伦理规范中,英美等国规定,培育人类胚胎不能超过14天,因为这个时间点过后被认为已经是一个独立个体。泽内卡-戈茨团队完成的“13天”已经很靠近界线。
回头看来,去年的这项研究为泽内卡-戈茨的下一步计划铺平了道路。接下来,她希望能在是使用人类细胞在体外构建类似的人造胚胎。
“我们认为一种可能可行的方式是,在14天内,使用人类胚胎干细胞及胚胎外干细胞,像人造小鼠胚胎一样,去模拟人类自然胚胎的早期发育过程。” 泽内卡-戈茨在一份声明中表示。
但尝试人造人类胚胎,除了更为严苛的伦理限制之外,也面临着技术障碍。比如,如何从人类胚胎中提取滋养层细胞尚没有解决。而在此次的人造小鼠细胞中,胚胎干细胞和滋养层干细胞之间的“交流”似乎是引发胚胎自主发育的重要原因。

复制本文地址:http://www.shiguan1.cn/sgyns/795.html

网站地图