在实验室中使用干细胞创建复杂的人类胚胎模型

不需要精子或卵子。

干细胞衍生的人类胚胎模型处于与第 12 天人类胚胎相当的发育阶段，具有该阶段的所有典型区室。

图片来源：J Hanna 等人/魏茨曼科学研究所

科学家在实验室中利用干细胞创造了“完整”的人类胚胎，并成功地将其在子宫外培养了 14 天。不用担心，这并不是试图在试管或类似的东西中制造一个活生生的弗兰肯婴儿。相反，研究人员的目标是提供一个模型，帮助我们更好地了解胚胎发育中影响流产和出生缺陷风险的关键时刻。

两个科学家团队——一个来自耶鲁大学医学院，另一个来自剑桥大学——最近宣布了创建合成胚胎样模型的成功故事，但以色列魏茨曼科学研究所的这项最新研究更进一步，胚胎模型具有更加复杂的自组织结构。

这项工作旨在揭示受孕后两到三周发生的称为原肠胚形成的胚胎发育阶段。这是发育的关键阶段，但科学家们对早期发育的这一基本转折点知之甚少，因为此时微观胚胎被埋在子宫里。 

“戏剧性的是在怀孕的第一个月，剩下的八个月主要是大量的生长，”该项目的领导者、魏茨曼科学研究所的雅各布·汉纳教授在发给 Science-News.dev 的一份声明中表示。 

“但是第一个月很大程度上仍然是一个黑匣子。我们的干细胞衍生的人类胚胎模型提供了一种合乎道德且易于理解的方式来观察这个盒子。它非常模仿真实人类胚胎的发育，特别是其精美结构的出现，”汉纳说。 

就像之前的研究一样，胚胎模型不是使用精子、受精卵或子宫创建的。研究人员成功地诱导人类干细胞将自身组织成与人类胚胎非常相似的合成胚胎模型。

根据他们之前对小鼠胚胎的研究，研究小组采用了多能干细胞——具有分化成许多不同细胞类型潜力的“空白石板”细胞——并使它们将这些细胞恢复到早期的“原始”状态。

通过一系列复杂的步骤，他们能够制作出自组装模型，该模型密切模仿人类胚胎的 3D 结构和关键发育标志，从受精后 7 天（胚胎植入子宫前后）到受精后 14 天。 

“根据定义，胚胎是自我驱动的；我们不需要告诉它做什么——我们只需释放它内部编码的潜力，”汉纳教授解释道。

“一开始就混合正确种类的细胞至关重要，这些细胞只能来自没有发育限制的幼稚干细胞。一旦你这样做了，类胚胎模型本身就会说，‘开始！’”

研究人员声称，他们的工作比之前的尝试更进一步，因为人类胚胎模型含有对胚胎发育至关重要的关键细胞类型，例如形成胎盘和绒毛膜囊的细胞类型，而其他研究则没有。

该领域的其他专家评论道，这一增加的步骤将如何显着提高类胚胎模型在科学研究中的潜力，但由于其复杂性，它也可能引发进一步的伦理困境。 

“在我看来，需要强调的问题是，该系统非常好地再现了自然情况，与夏季出现的所有其他报告不同，这是一项具有里程碑意义的研究，为人类发展研究开辟了新途径西班牙庞培法布拉大学 ICREA 高级研究教授阿方索·马丁内斯·阿里亚斯 (Alfonso Martinez Arias) 教授向科学媒体中心解释道。

他指出，之前的尝试只是“破碎的细胞群”，而不是任何类似于我们在生物体中看到的结构。 

“我预计这项工作会提出道德问题，但与之前的说法不同，这次有真正的基础来思考出现的问题，”他补充道。

这项新研究发表在《自然》杂志上。