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<随心_句子c><随心_句子c><随心_句子c><随心_句子c><随心_句子c>不(bu)用(yong)精(jing)子(zi)卵(luan)子，人(ren)造(zao)胚(pei)胎(tai)成(cheng)功(gong)培(pei)育(yu)出(chu)大(da)腦(nao)和(he)心(xin)臟(zang)，十(shi)年(nian)研(yan)究(jiu)登(deng)Nature

新(xin)智(zhi)元(yuan)報(bao)道(dao)

編(bian)輯(ji)：桃(tao)子 David

【新智元導(dao)讀(du)】不用精子卵子，科(ke)學(xue)家(jia)如(ru)何(he)成功培育出大脑和心脏？

今(jin)年8月(yue)初(chu)，Cell發(fa)表(biao)了(le)壹(yi)篇(pian)論(lun)文(wen)：不用精子、卵子和子宮(gong)，僅(jin)用幹(gan)細(xi)胞(bao)就(jiu)能(neng)培育出合(he)成小(xiao)鼠(shu)的(de)胚胎模(mo)型(xing)。

一時(shi)間(jian)，這(zhe)個(ge)話(hua)題(ti)轟(hong)動(dong)学界(jie)，甚(shen)至(zhi)還(hai)登上(shang)了熱(re)搜(sou)。

如今，來(lai)自(zi)劍(jian)橋(qiao)大学和加(jia)州(zhou)理(li)工(gong)学院(yuan)的科学家們(men)又(you)將(jiang)研究推(tui)進(jin)一步(bu)。

讓(rang)人造胚胎培育出大脑和心脏

如下(xia)圖(tu)：

最(zui)新研究已(yi)在(zai)8月25发表在Nature期(qi)刊(kan)上。

值(zhi)得(de)一提(ti)的是(shi)，為(wei)了让学界提前(qian)了解(jie)到(dao)自己(ji)的研究成果(guo)，科学家们竟(jing)提交(jiao)了一版(ban)还未(wei)编辑好(hao)的手(shou)稿(gao)。

这是研究團(tuan)隊(dui)耗(hao)时十多(duo)年取(qu)得的研究成果，成为推动合成干细胞的人類(lei)胚胎重(zhong)大一步。

正(zheng)如研究人員(yuan)表示(shi)，該(gai)进展(zhan)不仅为創(chuang)造生(sheng)命(ming)的第(di)一步開(kai)辟(pi)了全(quan)新道路(lu)，还有(you)望(wang)幫(bang)助(zhu)理解胚胎发育中(zhong)的遺(yi)傳(chuan)機(ji)制(zhi)、人工合成用於(yu)移(yi)植(zhi)的人體(ti)器(qi)官(guan)。

那(na)麽(me)，人造胚胎如何培育出大脑和心脏？

研究內(nei)容(rong)

胚胎干细胞（ESC）被(bei)認(ren)为是萬(wan)能细胞。從(cong)受(shou)精卵到新生命的降(jiang)臨(lin)，便(bian)是它(ta)起(qi)著(zhe)關(guan)鍵(jian)作(zuo)用。

这種(zhong)具(ju)有多能性(xing)、能無(wu)限(xian)增(zeng)殖(zhi)的细胞，可(ke)以(yi)分(fen)化(hua)形(xing)成体内的幾(ji)乎(hu)所(suo)有细胞类型，但(dan)无法(fa)獨(du)自发育成一个个体。

若(ruo)想(xiang)擴(kuo)大它们的发育潛(qian)能，还需(xu)要(yao)與(yu)胚胎外(wai)干细胞相(xiang)互(hu)作用，包(bao)括(kuo)滋(zi)養(yang)層(ceng)干细胞 (TSCs)、胚胎外内胚层干细胞 (XEN) ，以及(ji)誘(you)导型-XEN 细胞 (iXEN)。

若要让胚胎成功发育，胚胎外干细胞一种将发育成胎盤(pan)，为生命体輸(shu)送(song)氧(yang)氣(qi)和營(ying)养。

另(ling)一种便形成卵黃(huang)囊(nang)，當(dang)中形成的血(xue)島(dao)成为早(zao)期胚胎的造血場(chang)所。

在此(ci)，通(tong)過(guo)诱导特(te)定(ding)基(ji)因(yin)的表達(da)、创造適(shi)合干细胞间交流(liu)的生長(chang)環(huan)境(jing)，研究团队實(shi)現(xian)了干细胞之(zhi)间的信(xin)號(hao)传遞(di)。

研究小組(zu)展示了構(gou)建(jian)胚胎小鼠的模型，整(zheng)个天(tian)然(ran)小鼠胚胎发育过程(cheng)經(jing)歷(li)了8.5天。

全过程通过三(san)种干细胞来实现发育，无需提供(gong)任(ren)何額(e)外的外部(bu)信号線(xian)索(suo)。

在顯(xian)微(wei)鏡(jing)下，能夠(gou)觀(guan)察(cha)到发育大脑、神(shen)经管(guan)、心脏、前腸(chang)、体節(jie)、尿(niao)囊、原(yuan)始(shi)生殖细胞和卵黄囊結(jie)构。

最最关键的是，能够辨(bian)別(bie)出前脑与中脑區(qu)域(yu)的完(wan)整大脑结构。

这是Zernicka-Goetz团队首(shou)次(ci)在干细胞培育的胚胎模型中展现出前脑的结构。

盡(jin)管实驗(yan)中展现出前脑完整结构，但这並(bing)不意(yi)味(wei)着与真(zhen)实胚胎具有相同(tong)的功能。

接(jie)下来，研究者(zhe)还培育出敲(qiao)除(chu)Pax6基因的胚胎模型，结果发现，这一模型也(ye)呈(cheng)现了相似(si)的缺(que)陷(xian)模式(shi)。

Pax6基因是大脑、眼(yan)部发育必(bi)不可少(shao)的基因，如果发生突(tu)變(bian)便會(hui)造成大脑发育缺陷。

通过一系(xi)列(lie)实验，研究者们證(zheng)明(ming)了胚胎和兩(liang)种胚胎外干细胞的自组織(zhi)能力(li)通过原肠胚形成和早期器官形成重建哺(bu)乳(ru)动物(wu)的发育。

玻(bo)璃(li)瓶(ping)中的胚胎

Zernicka-Goetz的团队是在以色(se)列魏(wei)茨(ci)曼(man)科学研究所(Weizmann Institute of Science)干细胞生物学家雅(ya)各(ge)布(bu)·漢(han)納(na)(Jacob Hanna)开发的技(ji)術(shu)帮助下完成的，他(ta)多年来也一直(zhi)在研究这个問(wen)题。

去(qu)年，汉纳的团队报告(gao)說(shuo)，他们已经开发出一种設(she)備(bei)，可以在子宫外培养天然小鼠胚胎，使(shi)胚胎从第5天持(chi)續(xu)发育到第11天。

研究人员将胚胎放(fang)在一个玻璃瓶中，在一个类似摩(mo)天輪(lun)的系統(tong)上旋(xuan)轉(zhuan)--并增加了通風(feng)设备，可以控(kong)制瓶内壓(ya)力，以及进入(ru)小瓶的氧气和二(er)氧化碳(tan)的比(bi)例(li)。

去年，在Hanna的论文发表後(hou)，团队将这个孵(fu)化设备方(fang)案(an)与其(qi)他发育和干细胞生物学家进行(xing)了分享(xiang)，包括Zernicka-Goetz团队在内的其他研究人员，都(dou)可以面(mian)向(xiang)自己的实验进行微調(tiao)。

在8月发表在《细胞》雜(za)誌(zhi)上的一篇论文中，汉娜(na)的团队描(miao)述(shu)了他们如何使用该系统来培育8.5天的胚胎。小鼠的完全妊(ren)娠(shen)期約(yue)为20天。

8.5天的时间足(zu)以让大脑区域发育，心脏开始跳(tiao)动，神经和肠道管也完全形成。雖(sui)然和自然发育的胚胎很(hen)像(xiang)，但并不完全一樣(yang)，还是有一些(xie)缺陷和器官大小的变化。

干细胞生物学家Jacob Hanna团队在小瓶内培育的合成小鼠胚胎

干细胞生物学家馬(ma)丁(ding)·佩(pei)拉(la)(Martin Pera)说：「（《自然》和《细胞》）两篇论文的成果是相輔(fu)相成的。两个非(fei)常(chang)熟(shu)練(lian)的研究团队，真的可以独立(li)產(chan)生相当类似的结果。」

對(dui)于研究人员来说，这些合成模型与由(you)卵子和精子创造的自然胚胎相比有許(xu)多優(you)勢(shi)。因为它们在子宫外生长，所以更(geng)容易(yi)观察，也更容易使用基因组编辑工具进行操(cao)作。

Hanna希(xi)望利(li)用该技术开发人类合成胚胎，使其成为需要新器官和组织的人的来源(yuan)。

下一步：人类胚胎和倫(lun)理问题

但将这項(xiang)工作應(ying)用于人类并不容易。研究人员已经诱导人类干细胞发育成囊胚，甚至模仿(fang)了胚胎发育的某(mou)些方面。

但在人类细胞中达到器官形成的階(jie)段(duan)，即(ji)需要经历受精后一个月左(zuo)右(you)时间，这是一个重大的技术挑(tiao)戰(zhan)。不过，紐(niu)约洛(luo)克(ke)菲(fei)勒(le)大学的发育生物学家Ali Brivanlou对此表示樂(le)观。他说，这一天并不遙(yao)遠(yuan)。

而(er)这些胚胎发育得越(yue)成熟，会帶(dai)来越明显的伦理问题。其中一个关键问题是，这些合成结构是否(fou)应被視(shi)为胚胎？

國(guo)際(ji)干细胞研究学会长期以来一直建議(yi)不要将人类胚胎培养到超(chao)过第14天（相当于小鼠的第6天），这一时间點(dian)一般(ban)是胃(wei)肠结构发育的开始。

2021年，该協(xie)会取消(xiao)了这一限制，并发布了新聞(wen)準(zhun)則(ze)，稱(cheng)「人类胚胎研究应该有令(ling)人信服(fu)的科学理由，并应将胚胎數(shu)量(liang)維(wei)持在实现科学目(mu)標(biao)所需的最低(di)水(shui)平(ping)。

尽管如此，佩拉认为有必要繼(ji)续就此类模型的伦理问题进行对话。研究人员多年来一直在从事(shi)人类胚胎模型的研究，沒(mei)有受到太(tai)多的反(fan)对。

但他擔(dan)心，当研究人员开始开发开始发育器官的人类胚胎模型时，会出现反作用。

「对此的反应可能会危(wei)及这整个研究領(ling)域。重要的是，人们知(zhi)道这些建议，而且(qie)是在达成某种道德(de)共(gong)識(shi)的情(qing)況(kuang)下提出的。我(wo)们必須(xu)謹(jin)慎(shen)。」他说。

參(can)考(kao)資(zi)料(liao)：

https://www.nature.com/articles/d41586-022-02334-2https://www.cam.ac.uk/stories/model-embryo-from-stem-cells返(fan)回(hui)搜狐(hu)，查(zha)看(kan)更多

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