科學(xué)家利用人類胚胎干細(xì)胞成功開發(fā)出人類胚胎樣模型

一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中，來自劍橋大學(xué)等機構(gòu)的科學(xué)家們通過研究利用胚胎干細(xì)胞開發(fā)出了一種新型模型來研究人類的早期發(fā)育階段。這種模型類似于18-21天大小的胚胎的一些關(guān)鍵元素，其能幫助研究人員觀察到人類機體形成的潛在過程，這是以前從未直接觀察到的，而理解這些過程則能夠幫助研究人員揭示人類出生的缺陷和疾病發(fā)生的原因，同時就能在孕婦群體中開展相關(guān)的檢測。

這種計劃或機體藍圖是通過一種名為“原腸胚形成”的過程開始的，在原腸胚形成過程中，胚胎會形成三層不同的細(xì)胞，這些細(xì)胞隨后會轉(zhuǎn)化成為機體的主要系統(tǒng)，即外胚層會形成神經(jīng)系統(tǒng)，中胚層能形成肌肉，而內(nèi)胚層則能夠形成腸道。原腸胚階段通常被稱為人類發(fā)育的“黑箱期”（black box），因為法律限制禁止在第14天之后在實驗室培養(yǎng)人類胚胎，而這一過程是從第14天開始的，這個限制設(shè)定在胚胎不能形成雙胞胎的階段。

很多出生缺陷都源于黑箱期，其原因包括酒精、藥物、化學(xué)藥品和感染等，深入理解人類原腸胚期間的分子事件也能夠幫助解決很多醫(yī)學(xué)問題，包括不孕癥、流產(chǎn)和遺傳性疾病等。研究者Alfonso Martinez-Arias教授說道，我們所開發(fā)的模型能夠產(chǎn)生一部分人類藍圖，這項研究中，我們所開發(fā)的模型能利用人類胚胎干細(xì)胞來產(chǎn)生一種名為“類原腸胚”（gastruloids）的一種細(xì)胞三維組裝模塊，隨后其能夠分化為三層，其組織方式類似于早期人類機體計劃那樣。

為了在實驗室中制造這種類原腸胚組織，研究者將一定量的人類胚胎干細(xì)胞置于小孔中，隨后其就能夠形成緊密的聚集體，當(dāng)經(jīng)過化學(xué)信號處理后，這些類原腸胚組織就能從頭到尾軸處延長，從而就能沿著這一軸線的特定模式開啟基因表達，并能夠反映哺乳動物機體的特殊元件。此前，包括小鼠和斑馬魚在內(nèi)的模式生物能夠幫助科學(xué)家們深入研究人類原腸胚形成的分子機制，然而當(dāng)細(xì)胞開始分化時，這些模型的行為就與人類胚胎的行為并不相同，動物模型能夠?qū)μ囟ㄋ幬锂a(chǎn)生不同反應(yīng)，比如抗晨吐藥沙利度胺，通過對小鼠進行臨床試驗后，研究者發(fā)現(xiàn)其會導(dǎo)致人類出現(xiàn)嚴(yán)重的出生缺陷，因此，開發(fā)出能模擬人類發(fā)育的**模型是非常重要的。

類原腸胚并沒有潛力發(fā)育成為完全成型的胚胎，其也并沒有腦細(xì)胞或植入到子宮內(nèi)所需要的任何組織，這就意味著他們永遠無法超越最早期的發(fā)育階段，因此其也會符合當(dāng)前科學(xué)界的道德標(biāo)準(zhǔn)。通過對發(fā)育到72小時的人類類原腸胚組織中的基因表達情況進行分析，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種非常明顯的標(biāo)志信號，其能 促進諸如胸肌、骨骼和軟骨等重要身體結(jié)構(gòu)的發(fā)育，但并不會發(fā)育為腦細(xì)胞。

最后研究者Naomi Moris博士表示，這是一種非常令人興奮的新型模型系統(tǒng)，其能幫助我們**在實驗室中揭示并探索早期人類胚胎發(fā)育的過程，該系統(tǒng)是模擬人體計劃出現(xiàn)的**步，同時其或許也能幫助研究其它人類胚胎發(fā)育問題出現(xiàn)的原因，比如出生缺陷癥等。