科学家从 魏茨曼科学研究所 有史以来第一次使用培养皿中培养的干细胞在子宫外培育出小鼠的合成胚胎模型。 这是一项重大的医学科学突破。
更重要的是，细胞培养过程也是在不使用受精卵的情况下完成的，从而绕过了对精子的需求。
这种方法可以在很大程度上避免与在研究和生物技术中使用天然胚胎相关的技术和道德问题，使其非常重要。 即使是对老鼠，一些测试目前也是不切实际的，因为它们需要数千 胚胎; 然而，从小鼠胚胎细胞开发的模型的可用性几乎是无限的，这些细胞在实验室孵化器中繁殖了数百万。
魏茨曼分子遗传学系的 Jacob Hanna 教授说， “胚胎是最好的器官制造机器和最好的 3D 生物打印机——我们试图模仿它的作用。 科学家们已经知道如何将成熟细胞恢复到“干细胞”——这种细胞重编程的先驱者在 2012 年获得了诺贝尔奖。但相反的方向，导致干细胞分化成特化的身体细胞，更不用说整个器官，事实证明问题更大。”
“到目前为止，在大多数研究中，特化细胞通常要么难以产生，要么异常，而且它们往往形成杂乱无章的混合物，而不是适合移植的结构良好的组织。 我们通过释放编码在 干细胞设立的区域办事处外，我们在美国也开设了办事处，以便我们为当地客户提供更多的支持。“
2021 年 XNUMX 月，科学家们提出了一种电子控制装置，可以让天然小鼠胚胎在子宫外生长。 科学家在新实验中使用相同的设备培养小鼠干细胞超过一周——大约是小鼠妊娠时间的一半。
科学家们将干细胞分成三组，然后放入设备中。 一方面，最终将成为胚胎器官的细胞本身保持在当前状态。 在仅持续 48 小时的预处理期间，两种类型的基因之一，即胎盘或卵黄囊的主要调节因子，在其他两组的细胞中过度表达。
汉娜说， “我们对这两组细胞进行了短暂的推动，以产生维持 发育中的胚胎设立的区域办事处外，我们在美国也开设了办事处，以便我们为当地客户提供更多的支持。“
三个细胞群在装置内迅速结合形成聚集体，其中大部分未能完全发育。 然而，50 个中的 10,000 个，或大约 0.5%，继续形成球体，每个球体后来都发展成细长的胚胎状结构。 胎盘和卵黄囊在胚胎外是可见的，并且由于科学家对每组细胞进行了彩色编码，因此模型的发育过程就像在天然胚胎中一样。
这些合成模型正常发育到第 8.5 天——几乎是小鼠妊娠 20 天的一半——在此阶段所有早期器官祖细胞都已形成，包括跳动的心脏、造血干细胞循环和具有良好褶皱的大脑，神经管和肠道。 与天然小鼠胚胎相比，合成模型在内部结构的形状和不同细胞类型的基因表达模式上显示出 95% 的相似性。 模型中看到的器官给出了功能性的所有迹象。
汉娜 说过, “这项研究提出了一个新的领域：我们的下一个挑战是了解干细胞如何知道该做什么——它们如何自我组装成器官并找到通往胚胎内指定位置的途径。 由于我们的系统与子宫不同，它是透明的，它可能对模拟人类胚胎的出生和植入缺陷很有用。”
“与其开发不同的方案来培养每种细胞类型——例如，肾脏或肝脏的细胞——我们也许有朝一日能够创建一个合成的胚胎样模型，然后分离出我们需要的细胞。 我们不需要向新兴器官发号施令，它们必须如何发展。 胚胎本身在这方面做得最好。”
杂志参考：
- Shadi Tarazi、Alejandro Aguilera Castrejon 等人。 ¬从小鼠幼稚 ESC 产生的宫外合成胚胎。 手机 01 年 2022 月 XNUMX 日。DOI： 10.1016 / j.cell.2022.07.028
