Nature：利用干细胞建立人类胚胎样模型

　　剑桥大学的科学家们通过重新编程人类干细胞，在实验室中创造了一个人类胚胎的干细胞衍生模型。这一突破可能有助于研究遗传疾病，以及了解怀孕失败的原因和方式。

　　

剑桥大学的科学家们通过重新编程人类干细胞，在实验室中创造了一个人类胚胎的干细胞衍生模型。这一突破可能有助于研究遗传疾病，以及了解怀孕失败的原因和方式。

发表在《自然》杂志上的这个胚胎模型是一个有组织的三维结构，它来源于多能干细胞，复制了早期人类胚胎中的一些发育过程。

使用这种模型可以对怀孕第二周的胚胎发育进行实验建模。它们可以帮助研究人员获得器官和特殊细胞(如精子和卵子)发育起源的基本知识，并促进对早期妊娠丢失的理解。

剑桥大学生理、发育和神经科学系的Magdalena Zernicka-Goetz教授领导了这项工作，他说:“我们的人类胚胎样模型完全由人类干细胞制成，使我们能够了解由于微小胚胎植入母亲子宫而通常对我们隐藏的发育阶段的结构。”

她补充说:“这一令人兴奋的发展使我们能够操纵基因，以了解它们在模型系统中的发育作用。这将让我们测试特定因素的功能，这在自然胚胎中很难做到。”

在人类的自然发育过程中，胚胎植入子宫的第二周是一个重要的时期。这是许多人流产的时期。

这一新的进展使科学家们能够窥探人类发育的神秘“黑盒子”时期——通常是在胚胎植入子宫之后——来观察以前从未直接观察过的过程。

了解这些早期发育过程有可能揭示人类出生缺陷和疾病的一些原因，并开发针对孕妇的这些测试。

到目前为止，这一过程只能在动物模型中观察到，例如使用斑马鱼和小鼠的细胞。

目前，英国的法律限制禁止在实验室培养超过14天的天然人类胚胎:这个时间限制是为了与胚胎不能再形成双胞胎的阶段相对应。

到目前为止，科学家们只能使用捐赠的人类胚胎来研究这一时期的人类发育。这一进步可能会减少研究中对捐赠人类胚胎的需求。

Zernicka-Goetz说，虽然这些模型可以模仿人类胚胎发育的各个方面，但它们不能也不会发育到与出生后阶段的人类相当的程度。

在过去的十年里，Zernicka-Goetz在剑桥的研究小组一直在研究怀孕的最初阶段，了解为什么有些怀孕失败，有些怀孕成功。

在2021年和2022年，她的团队分别在《发育细胞》、《自然》和《细胞干细胞》杂志上宣布，他们最终用小鼠干细胞创造出了模型胚胎，这种胚胎可以发育成类似大脑的结构、跳动的心脏和身体所有其他器官的基础。

从人类干细胞衍生的新模型没有大脑或跳动的心脏，但它们包括通常会继续形成胚胎、胎盘和卵黄囊的细胞，并发育成生殖细胞的前体(将形成精子和卵子)。

当这三种细胞协调着床进入子宫，开始相互传递机械和化学信号，告诉胚胎如何正常发育时，许多怀孕失败了。

对于基于干细胞的人类胚胎模型有明确的规定，所有从事胚胎建模工作的研究人员必须首先得到伦理委员会的批准。期刊在接受发表科学论文之前需要伦理审查的证明。Zernicka-Goetz的实验室持有这些许可。

“将任何胚胎样模型移植到女性体内用于生殖是违反法律和FDA规定的。这些是高度操纵的人类细胞，它们的生殖用途将是极其危险的。”

Zernicka-Goetz还在加州理工学院任职，是NOMIS杰出科学家和学者奖获得者。

这项研究是由惠康信托基金会和开放慈善基金会资助的。

文章标题

A model of the post-implantation human embryo derived from pluripotent stem cells