北京時間 3 月 25 日消息，科學家近日成功利用人類干細胞模擬了胚胎發(fā)育的早期階段。
多支研究團隊各自獨立地發(fā)表報告稱，自己培育出了形似人類囊胚的細胞團（囊胚約于卵子受精四天后形成）。兩支團隊在 3 月 17 日的《自然》期刊上發(fā)表了自己的研究成果。而就在一周之前，還有兩支團隊也在論文預印網站 bioRxiv 上發(fā)布了類似的成果，但尚未經過同行評審。這些實驗為我們提供了一個了解人類發(fā)育過程中關鍵時間點的機會，也讓我們無需用人類胚胎做實驗、便可更好地了解流產與不孕不育問題。
“這是一個重要的里程碑?！泵苄髮W生物工程師傅劍平指出。
多支研究團隊利用人類干細胞培育出了如圖所示的類人囊胚
科學家目前對胚胎發(fā)育早期階段的了解部分來自于對人類胚胎的研究。但出于道德倫理考慮，這些胚胎的使用存在限制，受到嚴格監(jiān)管?？茖W家指出，由于在實驗室中用人類干細胞培育的囊胚與人類胚胎存在區(qū)別，因此也許可以避開人類胚胎研究受到的那些限制，從而能更多地開展這類研究工作。他們并不認為這些類似囊胚的結構有能力發(fā)育成為完整胚胎。
研究人員此前曾在實驗室中用小鼠干細胞培育出過囊胚，但小鼠的發(fā)育路徑與人類不同，因此培育出的結構并不適合研究人類發(fā)育。
而上述最新研究 “成功將所有要素結合在了一起，建立起了胚胎發(fā)育最早期的模型?！奔幽么蠖鄠惗鄡和t(yī)院發(fā)育生物學家簡妮特 · 洛桑特表示，“我們對這一階段的了解相當欠缺。”
局限
受孕之后，囊胚會在第 7 或第 8 天時植入子宮壁，最外層細胞后續(xù)會逐漸發(fā)育為胎盤，內側的細胞團則會發(fā)育成胚胎。
科學家此前曾用人類胚胎干細胞觀察過胚胎在第 18 至 20 天的發(fā)育情況。但新開展的這些實驗則將觀察時間進一步提前，在目前實驗室培育出的模型中，其所處發(fā)育階段最早。
科學家對這一階段的了解，部分程度上來自在實驗室中對 13 天以內的人類胚胎的研究。有十幾個國家的法律法規(guī)、以及國際干細胞研究學會（ISSCR）的指導方針都將實驗室培育胚胎的時間限定在受精后 14 天以內。此時，囊胚已經完成移植，胚胎中開始出現(xiàn) “原線”，標志著細胞開始分化、變得更加多樣和復雜。
在其中一項發(fā)表在《自然》上的研究中，一支由德克薩斯大學西南醫(yī)學中心與昆明醫(yī)科大學組成的研究團隊用一系列生長因子對人類干細胞進行了處理，使之形成人造的 “類人囊胚”。他們使用的是從人類胚胎中提取的干細胞、以及由成人皮膚細胞轉化而成的干細胞，二者都取得了成功。
人類囊胚會在第 7 或第 8 天時植入子宮壁
在另一項研究中，澳大利亞莫納什大學的何塞 · 波羅與同事們則對成人皮膚細胞進行了重新編輯，由此生成了一系列不同細胞的混合物，其中有些進一步發(fā)育形成了類人囊胚。
“類人囊胚真的完全等同于人類胚胎嗎？”美國萊斯大學干細胞生物學家阿里耶 · 瓦姆弗萊士提出，“肯定不是。那它是研究囊胚階段胚胎的理想模型嗎？我認為有可能?！?/p>
兩支團隊培育出的人造結構都與真正的囊胚類似，中心形成了一個空腔，一角分布著一堆細胞（在真正的囊胚中，這些細胞會繼續(xù)發(fā)育為胚胎組織）。他們培育的結構中還包含構成囊胚的三種標志性細胞類型。不僅如此，他們還設法讓這些類人囊胚 “移植”到了塑料膜上，并在進一步發(fā)育之后、達到了類似人類囊胚移植到子宮壁之后的狀態(tài)。
這套流程在傅劍平等研究人員看來十分熟悉。他曾在培育小鼠類囊胚的過程中見過類似的方法?！盁o論如何，這的確是至關重要的一步?！?/p>
另外兩支發(fā)表了預印論文的研究團隊利用的則是多能干細胞，也取得了類似的研究成果。
“我們希望今后能通過這套模型，進一步了解人類發(fā)育的早期階段，以及弄清不同的基因功能和突變情況?！钡驴怂_斯大學西南醫(yī)學中心分子生物學家吳軍指出。他帶領了發(fā)表在《自然》期刊上的其中一項研究。
解決方案
不過，這些研究團隊都承認，自己的方法尚有改進的余地。發(fā)表在《自然》上的兩項研究都表示，在經過重新編輯或轉化的細胞中，只有約 10% 可以發(fā)育成類人囊胚。并且兩支團隊都承認，他們培育出的結構中存在一些人類囊胚中一般不包含的細胞。
“這是個不錯的開端。”洛桑特這樣評價道。但考慮到上述因素，“可以預見，這些研究可能不大容易復制?！?/p>
在《自然》上發(fā)表報告的兩支團隊都嚴格遵守了 14 天的限制，在自己培育的結構達到人類胚胎發(fā)育兩周的同等水平后，沒有讓它們進一步生長下去。
不過有一些發(fā)育生物學家認為，這些人造結構與人類胚胎存在一點關鍵區(qū)別?？茖W家并不認為這些結構能夠存活，主要是因為有證據(jù)顯示，小鼠類囊胚在移植到小鼠子宮中之后，并未進一步發(fā)育成胚胎。
但它們與人類囊胚的相似程度仍然引發(fā)了一些倫理問題。國際干細胞研究學會已經意識到了這一點，將于今年五月發(fā)布針對類胚胎結構研究的修訂版指導方針。
由于這些模型結構極其精細復雜，發(fā)育潛能充滿了不確定性，且人們尚不知是否該將其作為真正的胚胎來對待，相關研究很難獲得資金贊助。例如，美國國立衛(wèi)生研究院就以迪基維克法案（該法案禁止政府贊助涉及創(chuàng)造或摧毀人類胚胎的研究）為由，不愿為這類研究提供資金。但研究人員提出，這些人造結構與天然人類胚胎不同，呼吁該機構對資金贊助標準進行澄清。
去年，該機構的政策辦公室在華盛頓召開了一次會議，邀請美國國家學院的頂尖研究人員參會，共同探討該領域的關鍵里程碑。就在本月，美國國立衛(wèi)生研究院科學政策主任凱莉 · 沃利內茲表示，該機構將考慮為模擬胚胎發(fā)育的干細胞模型結構研究提供贊助，不過屆時還要具體案例具體分析。
廣告聲明：文內含有的對外跳轉鏈接（包括不限于超鏈接、二維碼、口令等形式），用于傳遞更多信息，節(jié)省甄選時間，結果僅供參考，IT之家所有文章均包含本聲明。