人類**個人造小鼠胚胎誕生

劍橋大學的科學家在2017年 3 月 2 日將他們的研究成果發表在《Science》上。他們**在體外合成了人造小鼠胚胎。他們利用小鼠的胚胎干細胞、滋養層細胞以及細胞基質，在培養基中成功地誘導了類小鼠胚胎結構的形成。

圖為干細胞誘導的 96h 小鼠胚胎（左）， 48h 小鼠胚胎的胚泡階段（右）；紅色部分是胚胎，藍色部分為胚外。

哺乳動物的卵細胞受精后多次分裂，形成胚泡。在囊胚期時產生穩定的胚胎干細胞系。早期胚胎囊胚的組成包括胚胎干細胞（ESC）、滋養層細胞（TSC）和原始內胚層細胞（XEN）。胚胎干細胞可以分化為三胚層細胞，胚外滋養層細胞將形成胎盤，原始內胚層細胞發育為卵黃囊。以往的研究利用干細胞培養類胚胎結構只取得了有限的成功。哺乳動物胚胎發育需要胚胎和胚外組織之間錯綜復雜的相互作用，以協調發育過程中形態的變化。

成功誘導干細胞合成為小鼠胚胎

劍橋大學的研究人員描述了他們如何結合轉基因小鼠胚胎干細胞和滋養層細胞，以細胞基質為三維支架，產生了非常類似于天然胚胎的類胚胎結構。通過使用轉基因干細胞和特異性抑制劑，研究人員誘導胚胎干細胞和滋養層細胞發育為類胚胎（ETS 胚胎）。ETS 胚胎的發育依賴于 Nodal 信號的交聯（crosstalk），誘導中胚層和原始生殖細胞標記基因的表達以響應 Wnt和BMP信號。

生理學教授 Magdalena Zernicka-Goetz 表示，無論是胚胎細胞還是胚外細胞，在構成組織時他們之間都存在細胞通訊，使細胞在合適的時間、合適的場所發育為正確的解剖學結構。她發現這兩種干細胞之間的存在著很大程度的通信：細胞告訴對方，他們在胚胎的哪個位置放置自己。研究小組表明，與正常發育的胚胎相比，人造“胚胎”的發展遵循同樣的發育模式。不過，雖然這種人造胚胎酷似真實的胚胎，但它不太可能進一步發展成為一個健康的胎兒。

展望

Zernicka-Goetz 教授最近還開發出一種技術，可以在體外實現胚泡著床，使研究人員能夠分析人類胚胎發育到受精后 13 天的**次關鍵發育階段。她認為，這一最新發展能夠幫助他們克服對人類胚胎研究的主要障礙之一：胚胎短缺。目前，胚胎的來源主要是捐贈卵子通過試管受精所得。利用類似的小鼠干細胞技術，在人類胚胎以及胚外干細胞中可以模仿很多受精 14 天以前的發育事件。她說，“我們非常樂觀地認為，這將允許我們不必在實際胚胎中就能夠研究人類這一關鍵階段的重要發育事件。了解發育過程通常使我們能夠明白為什么它會如此頻繁出錯?！别B細胞，就選Ausbian胎牛血清！

原文鏈接：Assembly of embryonic and extra-embryonic stem cells to mimic embryogenesis in vitro

摘要：Mammalian embryogenesis requires intricate interactions between embryonic and extra-embryonic tissues to orchestrate and coordinate morphogenesis with changes in developmental potential. Here, we combine mouse embryonic stem cells (ESCs) and extra-embryonic trophoblast stem cells (TSCs) in a 3D-scaffold to generate structures whose morphogenesis is remarkably similar to natural embryos. By using genetically-modified stem cells and specific inhibitors, we show embryogenesis of ESC- and TSC-derived embryos, ETS-embryos, depends on crosstalk involving Nodal signaling. When ETS-embryos develop, they spontaneously initiate expression of mesoderm and primordial germ cell markers asymmetrically on the embryonic and extra-embryonic border, in response to Wnt and BMP signaling. Our study demonstrates the ability of distinct stem cell types to self-assemble in vitro to generate embryos whose morphogenesis, architecture, and constituent cell-types resemble natural embryos.