Science：胚胎也能人工造！

劍橋大學的科學家們通過使用兩種幹細胞以及一個三維支架，成功地在培養過程中創造出了類似於小鼠胚胎的結構。相關文章於3月1日在線發表在Science上。

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胚胎髮育涉及三種幹細胞

哺乳動物受精後出現三種胚胎幹細胞，胚胎幹細胞（ESC）會聚集在囊胚的一端，以後發育為身體。其他兩種類型的幹細胞：一種是胚外滋養層幹細胞（TSC），這將形成胎盤；另外原始內胚層幹細胞會形成所謂的卵黃囊，保證胎兒的正常發育和器官提供必需的營養物質。

之前的培育胚胎的嘗試只有胚胎幹細胞的結構取得有限的成功。這是因為早期胚胎髮育需要不同類型的細胞相互緊密配合。

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用兩種幹細胞和三維支架養出類胚胎組織

然而，這篇剛發表在Science上的研究結合使用轉基因小鼠的胚胎幹細胞ESC和TSC，連同一個三維支架作為一種細胞外基質，成長為一個能夠自行組裝的結構。其發育和構造非常接近自然的胚胎。

研究小組將他們的人工胚胎與正常發育的胚胎進行比較，表明其發育遵循相同的模式：幹細胞組織起來，胚胎幹細胞ESCs在一端，胚外滋養層幹細胞TSCs則在另一端。然後出現胚胎髮育的羊膜腔。

左邊是幹細胞製造的培養96個小時的小鼠「胚胎」，右邊是培養48小時後的小鼠培養。紅色是胚胎部分。

研究人員說，雖然這種人工胚胎與真實的胚胎非常相似，但它不可能進一步發展成健康的胎兒。要做到這一點，它可能需要第三種形式的幹細胞，這將允許卵黃囊的發育，其中也有血管網路為胚胎提供營養。此外，該系統還沒有為胎盤的正確發育而優化。

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科研人員解釋研究成果和意義

Magdalena Zernicka-Goetz教授解釋：「胚胎和胚外細胞開始互相交流，組織成起來像和行為上都像胚胎的結構。它具有解剖學上的正確的區域，並在正確的位置和正確的時間發生。」Zernicka -Goetz教授和他的同事們發現了這兩種類型的幹細胞之間的通信的一個顯著的程度：在某種意義上來說，這些細胞告訴對方胚胎在哪安置它們。

Zernicka-Goetz教授指出：「我們知道，不同類型的幹細胞之間的相互作用是重要的發展，但引人注目的是，我們的新工作說明，這是一個真正的夥伴關係——這些細胞真正相互指導。沒有這種夥伴關係，正確的形狀和形態的發展不能及時發生，關鍵的生物機制活動不會適當地進行。」

了解胚胎髮育的早期階段，可以有助於解釋為什麼很多人會在這個時期妊娠失敗。從理論上講，類似的方法可能會被用來探索人類早期發育揭示在出生缺陷和健康上母體環境的作用。

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回顧人工培育胚胎的研究歷程

Nature：新型胚胎幹細胞，只有一半基因組（詳細）

二倍性是哺乳動物的一個基本遺傳特性，單倍體細胞往往只出現在生殖細胞中。2016年3月16日，發表在《自然》雜誌上的一項研究中，科學家們成功生成了一種只攜帶單拷貝人類基因組的新型胚胎幹細胞。

研究人員分析了一批來自單倍體卵母細胞的人類孤雌生殖胚胎幹細胞系，成功分離和培養了攜帶正常單倍體染色體組型的人類胚胎幹細胞系。單倍體人類胚胎幹細胞表現出典型的多能幹細胞特徵，如自我更新能力以及多能特異性分子信號。此外，研究人員還證明了這類新型幹細胞可作為功能缺失基因篩選平台使用。

Nature等：體外培養人類胚胎獲突破已達法規上限（詳細）

人類胚胎髮育研究出現里程碑式突破。美國洛克菲勒大學和英國劍橋大學的研究小組分別在2016年5月4日的Nature和Nature Cell Biology發表了相關文章稱, 已經在實驗室成功培養了自受精後13天的人類胚胎，打破了以前9天的記錄。這一成就已經使科學家發現了早期人類發育的新方面，包括人類胚胎中重未見過的特性。該技術能夠幫助確定為什麼一些人懷孕會失敗。很多國家和科學團體禁止對14天以上的人類胚胎進行研究，考慮到這個，研究者在這個時間點之前結束了他們的實驗。

Cell：幹細胞里程碑！科學家首次培育出人豬嵌合體胚胎（詳細）

2017年1月26日，發表在Cell雜誌上題為「Interspecies Chimerism with Mammalian Pluripotent Stem Cells」的研究中，來自Salk研究所的科學家小組藉助「魔剪」CRISPR技術首次成功培育出了人-豬嵌合體胚胎。他們將人類幹細胞注入豬胚胎中，首次成功培育出人豬嵌合體胚胎，並在豬體內發育了3到4周時間。

該研究的通訊作者表示，這是幹細胞研究領域的一個里程碑。該研究的最終目標是在動物體內培育出可供移植的人類細胞、組織和器官。

參考資料

Assembly of embryonic and extra-embryonic stem cells to mimic embryogenesis in vitro

Scientists create artificial mouse embryo from stem cells for first time

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