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从干细胞中生长出来的模拟胚胎，在着床阶段之后重现发育。
试图建立人类胚胎早期生长的实验室模型的生物学家已经向前迈出了一大步。在周四和周五发布在网上的预印本中，四个研究小组报告说，他们使用各种人类干细胞，其中一些经过基因改造，创造出与14天大的真实胚胎极为相似的人造胚胎，复制了人类发育中一个很难研究的时期。
周三上午，在波士顿举行的国际干细胞研究学会（ISSCR）会议上，发展生物学家Magdalena Zernicka-Goetz简要介绍了她的团队的研究结果，引发了论文的热潮。其他科学家仍在评估这四个小组的说法，但一些科学家已经印象深刻。马克斯·普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所的发育生物学家Jesse Veenvliet在谈到由魏茨曼科学研究所的干细胞生物学家Jacob Hanna领导的实验室中的胚胎模拟物时说：“与自然胚胎的相似性是惊人的，几乎是不可思议的。”
除了阐明人类早期发育之外，新的胚胎模型还可以帮助研究人员更好地了解出生缺陷，并探索怀孕期间使用的药物的安全性。但它们带来了令人担忧的问题。例如，英国法律禁止对超过14天的体外受精胚胎进行研究。但因为这些新模型是由人类干细胞形成的，而不是卵子和精子，所以这项法律不适用于它们。像这样的创造物的伦理和道德地位也没有得到解决。亚利桑那州立大学的伦理学家J.Benjamin Hurlbut说，胚胎模型是“一个重要的道德讨论和重大的道德关注问题”。
科学家此前曾刺激人类干细胞形成类似胚泡的结构，胚泡是在受精和植入子宫后5天左右开始的胚胎阶段。这些被称为胚泡的模拟囊胚有助于研究人员探索植入周围的事件，这可能是一些不育的关键。但胚泡发育停滞，很难研究稍晚发生的变化。Hanna说，植入后人类发育的阶段“真的是一个黑匣子”。
研究人员试图深入研究胚泡期后的事件的一种方法是从小鼠干细胞中生产假胚。例如，去年，Hanna和同事将这些细胞培养成模拟胚胎它运动着跳动的心脏、大脑和脊髓的雏形以及早期的肌肉。
为了建立类似的人类发育模型，Hanna和他的团队从早期人类胚胎培养的细胞系和从成人细胞转化的干细胞开始。一个好的模仿品不仅需要包含胚胎本身的细胞，还需要包含产生所谓的胚外组织的细胞，这些组织有助于培育成长中的后代，例如胎盘和脐带。利用其他科学家开发的细胞培养基和他们自己制作的混合物，研究人员推动他们的干细胞专门化为在真正的胚胎中发现的胚胎外细胞谱系。然后他们让这些血统与干细胞混合。由此产生的细胞簇显示标志研究小组在Biorxiv预印本服务器上的论文中报告了囊胚后胚胎的情况。
Zernicka-Goetz将她的研究分为剑桥大学和加州理工学院，她的同事们采取了不同的方法。他们也曾将小鼠干细胞培养成细胞结构，以重现植入后的事件。在剑桥大学博士生Bailey Weatherbee领导的这项新研究中，他们从两种人类胚胎干细胞中生成了胚胎外细胞系，这两种细胞经过基因改造，在接触抗生素多西环素时可以分化成不同的组织类型。然后，科学家将这些结果与未经修饰的人类胚胎干细胞混合，三种类型的细胞结合在一起形成胚胎样簇。Weatherbee说：“这些结构并没有概括胚胎的所有方面，而是作为我们研究……关键发育阶段的补充工具。”
该领域的一些研究人员认为，这组科学家在预印本中描述的人工胚胎发布在bioRxiv上周四，不要像Hanna及其同事生产的模拟胚胎那样复制自然胚胎，因为它们缺少一些细胞谱系，而且它们的组织也没有明确定义。然而，加州理工学院的细胞生物学家David Glover是Zernicka-Goetz的亲密同事，但不是该论文的合著者，他指出，剑桥模拟胚胎中存在两个重要的特征——精子和卵子的前身以及羊膜的起源，在含水环境中包裹胚胎的膜状结构。他说，该组织的模拟胚胎“远不是完美的，但它们是有用的实验系统”。
Hanna和Zernicka-Goetz的论文应该很快由同行评议的期刊发表。另外两个小组本周也发布了预打印件，描述了植入后类胚胎模型的生成。其中一位是由Mo Ebrahimkhani领导的匹兹堡大学团队，使用转基因诱导的多能干细胞（由成人细胞产生的胚胎样细胞）在细胞簇内形成胚胎和胚外组织，称为iDiscoids。第二组是由昆明科技大学Tianqing Li率领的中国队，创建了“电子装配体“通过混合新鲜衍生的人类胚胎干细胞和胚胎外细胞。
Hanna说，研究人员现在想改进他们的程序，以生产出更准确的胚胎替代物，以便他们能够更清楚地了解人类早期发展的情况。当这些人造胚胎相当于14天龄的自然人类胚胎时，他的团队和剑桥团队停止了实验。这一限制长期以来一直是IVF衍生人类胚胎生长的协议限制。然而，Zernicka-Goetz和其他研究人员已经争论更长时间研究体外受精胚胎是有价值的。ISSCR是一家制定该领域允许研究实践的组织，在2021年更新的指南中，该组织取消了对体外受精胚胎培养严格的14天限制。该指南并没有为胚胎模型（如由干细胞生成的胚胎模型）设定具体的时限。
这些新的胚胎模拟为关于人类发展模式现状的讨论增添了新的内容。Hurlbut说：“最大的问题是如何划定组织培养物和人类有机体之间的界限，以及依据什么标准。”
