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(fā)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(yǎng)層細胞以及細胞基質(zhì)，在培養(yǎng)基中成功地誘導了類小鼠胚胎結(jié)構(gòu)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(chǎn)生穩(wěn)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(yǎng)層細胞（TSC）和原始內(nèi)胚層細胞（XEN）。胚胎干細胞可以分化為三胚層細胞，胚外滋養(yǎng)層細胞將形成胎盤，原始內(nèi)胚層細胞發(fā)育為卵黃囊。以往的研究利用干細胞培養(yǎng)類胚胎結(jié)構(gòu)只取得了有限的成功。哺乳動物胚胎發(fā)育需要胚胎和胚外組織之間錯綜復雜的相互作用，以協(xié)調(diào)發(fā)育過程中形態(tài)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?nèi)绾谓Y(jié)合轉(zhuǎn)基因小鼠胚胎干細胞和滋養(yǎng)層細胞，以細胞基質(zhì)為三維支架，產(chǎn)生了非常類似于天然胚胎的類胚胎結(jié)構(gòu)。通過使用轉(zhuǎn)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(yǎng)層細胞發(fā)育為類胚胎（ETS 胚胎）。ETS 胚胎的發(fā)育依賴于 Nodal 信號的交聯(lián)（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(gòu)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(fā)育為正確的解剖學結(jié)構(gòu)。她發(fā)現(xiàn)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(fā)育的胚胎相比，人造“胚胎”的發(fā)展遵循同樣的發(fā)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(fā)展成為一個健康的胎兒。

展望

Zernicka-Goetz 教授最近還開發(fā)出一種技術(shù)，可以在體外實現(xiàn)胚泡著床，使研究人員能夠分析人類胚胎發(fā)育到受精后 13 天的**次關(guān)鍵發(fā)育階段。她認為，這一最新發(fā)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(shù)，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(fā)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(guān)鍵階段的重要發(fā)育事件。了解發(fā)育過程通常使我們能夠明白為什么它會如此頻繁出錯。”養(yǎng)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.