见微知著科学家用干细胞造出类胚胎模型观

一项研究报告称，研究人员利用干细胞创建的类胚胎模型可以提供人体形成的“蓝图”。剑桥大学研究人员的这项研究将使专家们能够研究所谓的人类发展的“黑盒子”时期——原肠胚形成。由于对胚胎研究的伦理和法律限制，科学家无法在实验室里直接观察到人类发展的这段时间。该模型可能有助于揭示出生缺陷或始于原肠胚形成期的疾病的原因，这些疾病通常与酒精、药物、化学物质和感染有关。更好地了解人类的原肠胚形成期也有助于阐明其他疾病，包括不孕、遗传疾病和流产。该论文的作者、剑桥大学的遗传学家阿方索马丁内斯-阿里亚斯(AlfonsoMartinez-Arias)说:“我们的模型生成了人类蓝图的一部分。”“能见证到目前为止从视野和研究中被隐藏起来的发育过程是令人兴奋的。”这种被称为原肠胚形成期的“黑盒子期”以前不可能在人体上进行研究，因为法律限制不允许在实验室中培养超过14天的胚胎——这是胚胎培养过程开始的时间点。这一法定界限被选为胚胎不能再形成双胞胎的门槛，但这也阻止了专家们观察人体正在绘制的“蓝图”。在原肠胚形成期，会形成三层细胞——外胚层、中胚层和内胚层——广义地说，这三层细胞继续形成人体的神经系统、肌肉和肠道。在他们的研究中，马丁内斯-阿里亚斯教授和同事们将胚胎干细胞放入“小井”中，制造出所谓的“类原肠胚”(gastruloids)，它类似于发育早期的人类胚胎，在怀孕后18-21天左右。类原肠胚(Gastruloids)是由个左右胚胎干细胞组成的三维聚集体，能够表现出胚胎植入后哺乳动物包括胚层特异性以及轴向组织发育过程的关键性特征。就在今年2月，荷兰皇家艺术与科学学院和乌得勒支大学医学中心AlexandervanOudenaarden与SusanneC.vandenBrink研究组在Nature发表题为Single-cellandspatialtranscriptomicsrevealsomitogenesisingastruloids的文章，对小鼠类原肠胚以及小鼠胚胎之间的单细胞RNA测序结果以及空间转录组数据进行比较，发现两者之间极为相似，并且类原肠胚能够极好地模拟胚胎的体节发育。而在本次试验中，研究人员用化学信号处理这些模型，观察到类原肠胚沿着头尾轴延长，开启特定模式的基因，显示出形成不同人体部位过程的“清晰标志”。在真正的胚胎中，这一过程最终会形成胸肌、骨骼和软骨等身体结构。“这是一个非常令人兴奋的新模型系统，它将允许我们首次在实验室揭示和探索早期人类胚胎发育的过程，”论文作者、同样来自剑桥大学的遗传学家NaomiMoris说。“我们的系统是建立人体计划模型的第一步，也可以用于研究出现问题时的情况，比如出生缺陷。”研究人员希望，这个模型可以帮助解释人类先天缺陷的原因，并在孕妇身上进行测试。在英格兰和威尔士，每45个新生儿中就有一个患有先天缺陷，最常见的是心脏缺陷、唐氏综合症和脊柱分裂。到目前为止，科学家们依靠像老鼠和斑马鱼这样的生物模型来研究原代细胞的生成过程——然而，当细胞开始分化时，这些模型与人类胚胎究竟有多相似还不确定。此外，已知动物模型对某些药物的反应不同——例如，抗晨吐药物沙利度胺(thalidomide)在老鼠身上测试后通过了临床试验，但却导致了人类严重的出生缺陷。研究人员解释说，基于这个原因，开发更好的人类发展模型是很重要的。伦敦大学学院生殖科学专家乔伊斯·哈珀(JoyceHarper)没有参与这项研究，她说，原肠胚形成被认为是“我们生命中最重要的阶段”。“但到目前为止，我们还不能在人类身上进行研究，”她补充道。“这项令人兴奋的工作将使许多关键的研究得以完成，这样我们就可以了解早期人类发展以及什么时候出现了问题。”“这将帮助我们更多地了解基因疾病和不育症。”然而，并非所有国家都可以使用类原肠胚进行研究。在许多国家——包括英国和日本——允许使用类胚胎模型，因为它们不具备长成个体的潜力。这是因为类原肠胚没有脑细胞，也没有将自己成功植入子宫所需的组织。然而，在美国，联邦法律禁止创建或销毁此类模型，就像它限制涉及真正的人类胚胎的研究一样。这项研究的全部结果发表在《自然》杂志上。编译/前瞻经济学人APP资讯组原文来源：

转载请注明：http://www.abuoumao.com/hykz/8078.html