科学家用干细胞创造出类人胚胎结构

为了在不使用真正的人类胚胎的情况下更好地了解早期妊娠丢失,科学家们利用干细胞创造出模仿这一发育阶段的模型

Abstract art of a fake human embryo in fluid in the womb.

人类胚胎的抽象表示。

科学家们首次创造出了类似于14天大的人类胚胎的合成团块,这意味着他们可以研究妊娠中一个特别棘手的时期之后的胚胎发育。

历史上,国际规则禁止对受精后超过14天的人类胚胎进行研究。但这项新技术使用干细胞来模拟胚胎,干细胞有潜力转化为任何其他类型的细胞,例如心脏、皮肤甚至脑细胞。剑桥大学和加州理工学院的发育和干细胞生物学家玛格达莱娜·泽尼卡-戈茨表示,在不违反任何规则的情况下,这项成果将使研究人员能够更好地了解人类发育的后期阶段。她说她特别渴望看到这些模型发育到原肠胚形成阶段,这个阶段发生在人类发育大约三周时。

泽尼卡-戈茨领导了这项进展背后的团队,并于6月14日在波士顿举行的国际干细胞研究学会年会上展示了这项工作。大众科学采访了泽尼卡-戈茨关于这项研究,她说这项研究将很快在科学期刊上发表。


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[采访的编辑稿如下。]

这个实验具体创造了什么,以及如何创造的?

我们结合了干细胞来创建胚胎模型,这些模型建立了三个区室——据我所知,这是首次——在植入后阶段。一个是胚胎。两个是胚外组织。一个是滋养层;它是通常形成胎盘的组织。第二种干细胞类型形成下胚层样组织,它是一种将形成卵黄囊的组织。

我们不仅不使用精子或卵子,而且还跳过了植入前发生的最初七天的发育。我们组装的结构看起来像刚刚植入的胚胎。该模型发育到相当于人类胚胎第14天的程度。

通过这个模型,我们特别想了解发育的围植入阶段,即三种类型的组织之间存在串扰时。我们首次通过我们的模型展示的是:我们实际上可以观察组织之间的这种串扰和相互作用。这非常令人着迷。

我们没有向我们使用的培养基中添加任何额外的因子,这是我们10年前建立的。在这种培养基中,三种类型的干细胞自组织形成这种类胚胎结构。

它不是胚胎——它是类胚胎结构。或者换句话说,我们可以称之为人类胚胎模型。它是三维的,它的结构很漂亮,并且在理解植入时妊娠丢失的原因方面非常强大。但它不是真正的胚胎。

您为此项研究经历了什么样的伦理审批程序?

所有关于人类胚胎的研究都必须获得批准,我们的实验室获得了研究人类胚胎直到第14天的批准。但对于人类胚胎干细胞模型,例如我们创建的模型,对此进行研究是允许的,因为它们不是真正的人类胚胎;它们是人类胚胎模型。

这是首次用干细胞创造出合成人类胚胎模型吗?

这不是第一次。几年前,人们创造了发育早期阶段的干细胞胚胎模型,即植入前阶段。我们的模型不同,因为它涵盖了人类胚胎发育的后期阶段,并且它包含三个谱系,即此时非常重要的三个组织。

您希望从这些模型中学到什么?

我们创建这些模型的动机是真正了解这个发育黑匣子。这是胚胎植入的时间,我们看不到它,并且很难理解组织如何相互作用。

七年前,我们发表了第一项关于人类胚胎发育[在子宫外超过]植入阶段的研究,因此我们第一次能够看到真正的人类胚胎通过植入发育以及该胚胎中不同组织如何发育。这给了我们一个想法,即我们可以使用干细胞来模仿这种细胞间通讯,而不是使用人类胚胎,并在模型中而不是在真正的胚胎中研究人类胚胎发育。

我为什么要这样做?我着迷于这个非常难以理解的发育阶段。据预测,30% 的妊娠在植入后不久失败。因此,这个模型将使我们能够了解这种失败背后的原因。希望随着时间的推移,我们将能够挽救这些胚胎的生命。

梅根·巴特尔斯是一位常驻纽约市的科学记者。她于 2023 年加入大众科学,现在是那里的高级新闻记者。此前,她曾在 Space.com 担任作家和编辑超过四年,并在Newsweek 担任科学记者近一年,专注于太空和地球科学。她的作品也曾出现在Audubon、Nautilus、AstronomySmithsonian 等出版物上。她毕业于乔治城大学,并在纽约大学的科学、健康和环境报道项目获得新闻学硕士学位。

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