科學(xué)家首次“造”出小鼠胚胎

科學(xué)家一直對人類胚胎早期發(fā)育過程抱有極大興趣，希望能借此了解早期妊娠失敗的原因。英國研究人員日前在2017年3月3日出版的《科學(xué)》雜志上報告說，他們利用小鼠兩種不同類型的干細胞，首次完全在體外培育出了小鼠胚胎。

哺乳動物受精卵要經(jīng)歷多次分裂，生成大量干細胞。這些干細胞中，一部分最終形成胚胎身體的，叫作胚胎干細胞。這些胚胎干細胞集聚到一起，形成了胚胎的早期階段——胚泡。胚泡中還存在另外兩種干細胞：一種叫作滋養(yǎng)層干細胞，將形成胎盤；另外一種內(nèi)胚層干細胞將形成卵黃囊，確保胚胎器官正常發(fā)育并提供必需的營養(yǎng)素。

此前有研究用胚胎干細胞來培育胚胎，但是成果有限，原因是早期胚胎發(fā)育需要不同類型的細胞緊密協(xié)作。因此，劍橋大學(xué)的研究人員利用細胞外基質(zhì)作為形成三維立體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，將小鼠的胚胎干細胞和滋養(yǎng)層干細胞混合培養(yǎng)，在實驗室培育出了小鼠胚胎。

研究人員發(fā)現(xiàn)，兩種干細胞之間存在顯著的交流：一定意義上說，它們“告訴”彼此應(yīng)該如何在胚胎中放置自己。領(lǐng)導(dǎo)此次研究的劍橋大學(xué)教授瑪格達萊娜?澤爾尼卡-戈茨解釋說，這兩種干細胞之間相互“交談”，并像自然發(fā)育的胚胎一樣，在正確的時間、正確的位置發(fā)育。

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他們認為，雖然此前已知不同類型干細胞之間的“互動”對胚胎發(fā)育非常重要，但是這項研究首次揭示了這一合作關(guān)系確實存在，即這些干細胞相互“引領(lǐng)”對方。如果沒有這種合作關(guān)系，胚胎就不能正常發(fā)育，一些關(guān)鍵的生物機制也不能及時、準(zhǔn)確發(fā)生作用。

研究人員將這一人工培育胚胎和自然發(fā)育胚胎對比后發(fā)現(xiàn)，兩者的發(fā)育過程并無差異。但研究人員指出，這并不意味著人工培育胚胎最終會發(fā)育成健康的胎兒，原因是還需要第三種干細胞發(fā)育成卵黃囊，為胚胎提供營養(yǎng)。

幾十年來，研究用胚胎發(fā)育時間不超過14天的倫理限制已被廣泛接受。盡管如此，能用于研究的人類胚胎數(shù)量仍然非常稀缺。澤爾尼卡-戈茨表示，未來可以利用這一技術(shù)，使用人類的胚胎干細胞和滋養(yǎng)層干細胞，模擬人類胚胎在14天內(nèi)的發(fā)育過程，探究早期妊娠失敗的原因。

英國韋爾科姆基金會細胞與發(fā)育科學(xué)主任安德魯?奇澤姆評價說，這一新研究有助于了解哺乳動物胚胎的早期發(fā)育。理論上，未來可用類似的方法研究人類胚胎，為揭示母體環(huán)境對胎兒出生缺陷和健康的影響提供線索。

[關(guān)毅 編譯]