人工胚胎的創造又向前邁進了一步科學家在幹細胞『胚胎』中產生生命

在國際研究小組使用小鼠幹細胞生產能夠「原腸胚」的人造胚胎樣結構後，人工胚胎的創造又向前邁進了一步，這是任何胚胎生命中的關鍵一步。

該團隊由劍橋大學的Magdalena Zernicka-Goetz教授領導，之前創建了一個更簡單的結構，類似於培養的小鼠胚胎，使用兩種類型的幹細胞 - 身體的"主細胞" - 和一個3D支架他們可以成長。

現在，在今天發表在Nature Cell Biology上的一項研究中，Zernicka-Goetz教授及其同事進一步開發了胚胎樣結構，不僅使用了兩種而且使用了三種類型的幹細胞，這使得它們重建了一種稱為原腸胚形成的過程，這是一個必不可少的步驟。其中胚胎細胞自組織成正確的胚胎形成結構。

一旦哺乳動物卵被精子受精，它就會分裂多次，產生一個包含三種幹細胞的小型自由漂浮球。在被稱為「胚泡」階段的發育階段，最終將成為未來身體的特定幹細胞 - 胚胎幹細胞（胚胎幹細胞） - 在胚胎內向一端聚集在一起。胚泡中另外兩種類型的幹細胞是形成胎盤的胚胎外滋養層幹細胞（TSCs）和形成卵黃囊的原始內胚層幹細胞（PESCs），確保胎兒的器官正常發育並提供必需的營養素。

2017年3月，Zernicka-Goetz教授及其同事發表了一項研究，描述了如何使用基因改造的小鼠胚胎幹細胞和TSCs以及稱為細胞外基質的3D"果凍"支架，他們能夠生長結構能夠自我組裝，其發展和建築非常類似於天然胚胎。兩種類型的幹細胞之間存在顯著的交流程度：從某種意義上說，細胞正在告訴對方胚胎在哪裡放置自己。

然而，由傑出的生物學家劉易斯沃爾珀特描述的「胚胎生命中的關鍵一步 - 真正是你生命中最重要的時刻」 - 被遺忘了。原腸胚是胚胎從單層轉變為三層的點：內層（內胚層），中層（中胚層）和外層（內胚層），決定細胞隨後發育成哪些組織或器官。

「正常發育中適當的原腸胚形成只有在你擁有所有三種類型的幹細胞時才有可能。為了重建這種複雜的舞蹈，我們不得不添加缺失的第三種幹細胞，」Zernicka-Goetz教授說。「通過將早期實驗中使用的果凍替換為第三種類型的幹細胞，我們能夠產生令人驚人的成功結構。」

通過添加PESC，該團隊能夠看到他們的「胚胎」進行原腸胚形成，將自己組織成所有動物所擁有的三個身體層。基因活動的時間，結構和模式反映了天然胚胎髮育的時間，結構和模式。

「我們的人造胚胎經歷了培養皿中生命中最重要的事件，」Zernicka-Goetz教授補充道。「他們現在非常接近真正的胚胎。為了進一步發展，他們將不得不植入母體或人工胎盤體內。」

研究人員表示，他們現在應該能夠通過實驗改變一種細胞類型的生物途徑，並了解這如何影響一種或兩種細胞的行為，從而更好地了解三種幹細胞類型如何相互作用以使胚胎髮育。其他細胞類型。

「我們現在也可以嘗試將其應用於等效的人類幹細胞類型，因此研究人類胚胎髮育中最早的事件而不必使用天然人類胚胎，」Zernicka-Goetz教授說。

通過並行應用這些研究，應該有可能對哺乳動物發育的第一階段的基本方面有很多了解。事實上，這種比較應該使科學家能夠研究人類懷孕後第14天以後發生的事件，但不使用14天的人類胚胎; 英國法律允許胚胎在實驗室中進行研究直至此期間。

Zernicka-Goetz教授說：「胚胎髮育的早期階段是大部分懷孕都失去了，但這是一個我們對此知之甚少的階段。」 「現在我們有一種模擬培養皿中胚胎髮育的方法，因此應該有可能準確地了解胚胎生命中這個非凡時期的情況，以及為什麼有時這個過程會失敗。」

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