Nature：新的胚胎样模型模拟早期人类血液生成

　　匹兹堡大学的研究人员开发了一种新的胚胎样模型，该模型来源于成人细胞，复制了早期人类发育的关键特征，包括血细胞的产生。

　　

匹兹堡大学的研究人员开发了一种新的胚胎样模型，该模型来源于成人细胞，复制了早期人类发育的关键特征，包括血细胞的产生。

科学家们在《自然》杂志上描述了新的heX-Embryoid模型，它为早期人类发展提供了一个独特的窗口，由于研究这一生命时期的伦理和技术挑战，早期人类发展一直笼罩在神秘之中。HeX-Embryoids不使用胎儿组织，不能发育成胚胎，可以加强对遗传疾病和不孕症的研究，并制造细胞来替代或修复再生医学应用的组织。

“人类胚胎不像其他物种，包括我们的一些近亲灵长类动物，它们会嵌入子宫壁，继续发育。因为胚胎比针尖还小，而且隐藏在视线之外，所以这些早期阶段很难研究，”资深作者Mo Ebrahimkhani医学博士说，他是匹兹堡肝脏研究所病理学系和皮特生物工程系的副教授。“我们的胚胎样模型将解开人类发育的这个‘黑盒子’，这可能有助于解开为什么大约60%的怀孕在前两周失败的谜团——在母亲甚至错过月经之前，并为新疗法铺平道路。”

值得注意的是，heX-Embryoid模型形成的结构类似于第一个产生血细胞的位点，这些血细胞支持发育中的胚胎，称为血岛。研究人员还检测了红细胞、血小板和不同类型的白细胞的祖细胞。根据Ebrahimkhani的说法，血细胞的产生是胚胎模型的一个关键进步，推动了该领域的发展。

“我们能够模拟出与人类早期血液生成阶段极其相似的东西。这是令人兴奋的，因为有广泛的可能性应用这个模型来更好地理解血液是如何形成的，并开发更好的方法来培养用于输血的细胞，新的细胞疗法和造血干细胞移植。”

为了开发heX-Embryoid，研究人员从诱导多能干细胞(iPSCs)开始，这种干细胞是由成年细胞恢复到可以发育成任何其他细胞的状态产生的。然后，他们用一种指导早期组织发育的遗传回路对ipsc进行编程，这种遗传回路只能通过一种叫做强力霉素的化学物质来启动。当这些工程iPSCs与标准iPSCs混合在实验室培养皿中，并通过添加强力霉素诱导时，工程细胞生长并触发标准iPSCs组织成类似胚胎某些特征的三维结构。

在正常的胚胎发育过程中，细胞反复分选和分裂，最终形成不同的部分:滋养细胞，它将成为胎盘，胚胎外细胞层，产生提供营养的卵黄囊，胚胎层，产生胚胎本身和保护发育中的胚胎的羊膜囊。

像胚胎一样，heX-Embryoid具有胚胎组织和卵黄囊结构。这些组织在生长过程中一直固定在实验室培养皿中，形成一大片卵黄囊，数十个胚状体并排排列。

“卵黄囊对形成胚胎的细胞没有直接贡献，但它是一个非常重要的组织，因为它负责营养，并影响胚胎头和尾的位置，其他胚胎样模型的卵黄囊组织分化非常有限，因此我们的模型提供了一个独特的机会，可以可靠地跟踪这种结构并研究血液发育等事件。”

heX-Embryoid不含形成胎盘的滋养层，卵黄囊是开放的，而不是封闭的腔体。这些特征的缺乏阻碍了胚胎样体成为真正的胚胎或具有被移植完全发育的潜力。

由于heX-Embryoid来源于重新编程的成人皮肤细胞，理论上它们可以从任何个体中制造出来，从而允许研究人员研究不同的遗传背景。

heX-Embryoid系统与其他胚胎样模型相比的一个重要优势是，它在二维实验室培养皿中生长时可以自我组织，使用标准的生长介质，并由一种化学物质启动，而不是依赖于难以复制的复杂生长因子混合物。根据Ebrahimkhani的说法，这种独特的方法意味着heX-Embryoids可以很容易地储存、运输和在不同的实验室中以高水平的效率生长。

“要让一个模型被科学界采用，并为新发现做出贡献，它必须是有效的。例如，如果模型本身大部分时间都失败了，那么在研究流产方面就很难取得进展。我们的heX-Embryoid模型克服了这个问题。”

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Modeling Post-Implantation Human Development to 1 Yolk Sac Blood Emergence