人類**個(gè)人造小鼠胚胎誕生

劍橋大學(xué)的科學(xué)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(xì)胞、滋養(yǎng)層細(xì)胞以及細(xì)胞基質(zhì)，在培養(yǎng)基中成功地誘導(dǎo)了類小鼠胚胎結(jié)構(gòu)的形成。

圖為干細(xì)胞誘導(dǎo)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(lán)色部分為胚外。

哺乳動(dòng)物的卵細(xì)胞受精后多次分裂，形成胚泡。在囊胚期時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的胚胎干細(xì)胞系。早期胚胎囊胚的組成包括胚胎干細(xì)胞（ESC）、滋養(yǎng)層細(xì)胞（TSC）和原始內(nèi)胚層細(xì)胞（XEN）。胚胎干細(xì)胞可以分化為三胚層細(xì)胞，胚外滋養(yǎng)層細(xì)胞將形成胎盤，原始內(nèi)胚層細(xì)胞發(fā)育為卵黃囊。以往的研究利用干細(xì)胞培養(yǎng)類胚胎結(jié)構(gòu)只取得了有限的成功。哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育需要胚胎和胚外組織之間錯(cuò)綜復(fù)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(dǎo)干細(xì)胞合成為小鼠胚胎

劍橋大學(xué)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(xì)胞和滋養(yǎng)層細(xì)胞，以細(xì)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(xì)胞和特異性抑制劑，研究人員誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞和滋養(yǎng)層細(xì)胞發(fā)育為類胚胎（ETS 胚胎）。ETS 胚胎的發(fā)育依賴于 Nodal 信號(hào)的交聯(lián)（crosstalk），誘導(dǎo)中胚層和原始生殖細(xì)胞標(biāo)記基因的表達(dá)以響應(yīng) Wnt和BMP信號(hào)。

生理學(xué)教授 Magdalena Zernicka-Goetz 表示，無論是胚胎細(xì)胞還是胚外細(xì)胞，在構(gòu)成組織時(shí)他們之間都存在細(xì)胞通訊，使細(xì)胞在合適的時(shí)間、合適的場(chǎng)所發(fā)育為正確的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)。她發(fā)現(xiàn)這兩種干細(xì)胞之間的存在著很大程度的通信：細(xì)胞告訴對(duì)方，他們?cè)谂咛サ哪膫€(gè)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(shí)的胚胎，但它不太可能進(jìn)一步發(fā)展成為一個(gè)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(shí)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(rèn)為，這一最新發(fā)展能夠幫助他們克服對(duì)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(zèng)卵子通過試管受精所得。利用類似的小鼠干細(xì)胞技術(shù)，在人類胚胎以及胚外干細(xì)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(rèn)為，這將允許我們不必在實(shí)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(huì)如此頻繁出錯(cuò)。”養(yǎng)細(xì)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.