全球熱文：科學(xué)家用干細(xì)胞培育合成小鼠胚胎 不需要精子或卵子

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以色列魏茨曼科學(xué)研究所的研究人員的這項(xiàng)新研究，建立在該團(tuán)隊(duì)先前研究的兩個(gè)分支上。第一個(gè)分支涉及將干細(xì)胞重新編程為“初始”狀態(tài)，使它們能夠分化為所有其他細(xì)胞，包括其他干細(xì)胞。另一項(xiàng)工作的重點(diǎn)是開發(fā)一種可以在子宮外更有效地培育胚胎的設(shè)備。

通過結(jié)合這兩種技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)培育出一些迄今為止最先進(jìn)的合成小鼠胚胎。他們從幼稚的小鼠干細(xì)胞開始，這些干細(xì)胞之前已經(jīng)在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)了好幾年了。這些細(xì)胞被分成三組，在胚胎發(fā)育中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

一組包含將發(fā)展成胚胎器官的細(xì)胞。另外兩組用胚胎外組織的主調(diào)控基因處理--一組是胎盤，另一組是卵黃囊。這三種類型的細(xì)胞隨后在人工子宮中混合在一起，人工子宮仔細(xì)控制壓力和氧氣交換，并輕輕移動(dòng)燒杯以模擬自然營養(yǎng)流。

一旦進(jìn)入其中，三種類型的細(xì)胞就會聚集在一起，形成聚合體，有可能發(fā)展成類似胚胎的結(jié)構(gòu)。正如可以預(yù)料的那樣，絕大多數(shù)在這個(gè)階段失敗了，只有0.5%成功地進(jìn)一步發(fā)展。

這些“幸運(yùn)兒”開始形成細(xì)胞球，并最終拉長了類似于自然胚胎的結(jié)構(gòu)，并配有胎盤和卵黃囊。它們被允許發(fā)育超過8天，這幾乎是小鼠妊娠期的一半，到那時(shí)它們已經(jīng)形成了所有器官的早期祖先。這包括一個(gè)跳動(dòng)的心臟，血液干細(xì)胞循環(huán)，一個(gè)形狀良好的大腦，一個(gè)腸道和脊柱的雛形。

經(jīng)過仔細(xì)檢查，研究小組發(fā)現(xiàn)，這些合成胚胎的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形狀和基因表達(dá)模式與自然胚胎的匹配度在95%以內(nèi)。它們的器官似乎也是有功能的。

該團(tuán)隊(duì)表示，這項(xiàng)技術(shù)可以幫助減少對活體動(dòng)物測試的需求，并最終成為移植用組織和器官的豐富來源。

“胚胎是最好的器官制造機(jī)器，也是最好的3D生物打印機(jī)--我們試圖模仿它的工作，”該研究的首席研究員Jacob Hanna教授說。“我們不需要為每種細(xì)胞類型的生長制定不同的方案--例如，腎臟或肝臟的細(xì)胞--我們有一天可能會創(chuàng)造一個(gè)類似于合成胚胎的模型，然后分離出我們需要的細(xì)胞。我們將不需要向新興器官規(guī)定它們必須如何發(fā)展。胚胎本身在這方面做得最好。”

這項(xiàng)研究發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上。