科學家首次在實驗室中培育出高度模擬的小鼠胚胎

北京時間3月25日消息，據國外媒體報道，科學家近日取得了一項重大科學突破，在實驗室中利用幹細胞成功培育出可以發揮生理功能的小鼠胚胎。這枚人造胚胎採用了兩種幹細胞：負責發育成軀幹的「主細胞」和細胞賴以生長的3D骨架。該發現有望幫助科學家更好地了解生命早期的發育狀況，並為妊娠早期三種主要流產原因中的兩種提供解釋。

左圖為發育了96小時的胚胎，右圖為從胚泡期算起、在實驗室中培育了48小時的胚胎。研究人員稱兩者高度相似，此次研究取得圓滿成功。

卵細胞自然受精，形成受精卵，隨後迅速分裂、成為胚泡。

科學家採用了兩種不同的幹細胞：一種是胚胎幹細胞，另一種幹細胞則能充當3D「骨架」，使胚胎髮育成特定形狀。

澤尼卡·戈伊茨教授稱，此次研究有助於解決人類胚胎研究面臨的巨大障礙：胚胎短缺問題。圖為處於發育早期的自然受孕小鼠胚胎。

科學家呼籲取消人類胚胎培育時間不得超過14天的法律限制。圖為處於發育末期的小鼠胚胎。

天然胚胎需要用到精子與卵細胞，然後置入子宮中進行發育。幹細胞可以分化成人體內的任何細胞。但科學家始終未能使幹細胞像胚胎和人類器官一樣發育出複雜的三維結構。胚胎幹細胞無法獨自發育成胚胎的形狀，還需要藉助其它細胞之力。這在生物體內不成問題，但在實驗室卻難以實現。為達到這一目的，科學家採用了兩種不同的幹細胞：一種是胚胎幹細胞，另一種幹細胞則能充當3D「骨架」，使胚胎髮育成特定形狀。

此次研究由劍橋大學莎拉·哈里森（Sarah Harrison）和瑪格達麗娜·澤尼卡·戈伊茨（Magdalena Zernicka-Goetz）共同開展，在業內獲得了極高讚譽。澤尼卡·戈伊茨教授指出，充當骨架的「額外胚胎」細胞是取得此次突破的關鍵。她表示：「這兩種細胞可以互相交流，共同形成外觀與行為都與真正胚胎相似的生理結構，確保各部位可按照正確的位置和時間發育。」

研究人員指出，兩種不同的幹細胞可以互相「溝通」，告訴彼此該往何處發育。她還補充道：「我們知道不同種類的幹細胞之間的互動對於胚胎髮育至關重要，但此次新研究顯示，這其實是一種合作關係，不同細胞可為對方提供指導。沒有了這種合作關係，胚胎就無法發育成正確的形狀，關鍵生理機制也無法順利形成。」

該人造小鼠胚胎的發育過程與正常胚胎相同，相似度達92%。但它不可能發育成正常的小鼠。若植入子宮中，還需要用到另一種可形成「卵黃囊」的幹細胞，為發育中的細胞提供養分。澤尼卡·戈伊茨教授稱，此次研究有助於解決人類胚胎研究面臨的巨大障礙：胚胎短缺問題。目前，實驗中使用的胚胎均由通過體外受精診所捐獻的卵細胞培育而來。

澤尼卡·戈伊茨教授表示：「採用與培育小鼠胚胎相似的技術，再運用人體幹細胞，我們有可能模擬出兩周內的胚胎髮育情況。我們相信這有助於科學家了解人體發育早期的關鍵階段，同時不需要用真正的人體胚胎做實驗。弄清了正常的發育過程之後，我們才能理解為何人造胚胎研究總是失敗連連。」

英國惠康基金會（Wellcome Trust）細胞與發育科學部門主任安德魯·奇肖姆博士（Dr Andrew Chisholm）指出：「澤尼卡·戈伊茨教授的研究證明，基礎研究能夠有效幫助我們在缺乏證據的情況下解決困難問題。從理論上而言，將來我們可以採用類似的技術研究人類發育的早期階段，有助於我們理解母體環境對於嬰兒先天缺陷和健康狀況起到的作用。」

澤尼卡·戈伊茨教授近日還領導了一項新技術，可使人類胚胎在受精後繼續發育13天。她曾與其他科學家共同呼籲取消人類胚胎培育時間不得超過14天的法律限制，但遭到人類生育與胚胎學監管局駁回。

倫敦國王學院幹細胞科學研究人員達斯科·伊利克博士（Dr Dusko Ilic）評論此次研究時指出：「澤尼卡·戈伊茨的實驗室又一次取得了卓越成就，在實驗室中再現了胚胎的早期發育過程。這次研究開展得法、可信度高，完美地演示了在小鼠胚胎的發育早期階段、分屬不同細胞區室的細胞之間的互動方式。」

海因里希·海涅大學幹細胞研究與再生醫學研究所主席詹姆斯·阿德加耶教授（Prof James Adjaye）稱，該研究意味著「我們將能夠更好地研究、理解特定的基因變異為何會影響正常的胚胎髮育過程。」（葉子）

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