科学家首次在实验室中培育出高度仿真的小鼠胚胎

左图为发育了96小时的胚胎,右图为从胚泡期算起、在实验室中培育了48小时的胚胎。研究人员称两者高度相似,此次研究取得圆满成功。
卵细胞自然受精,形成受精卵,随后迅速分裂、成为胚泡。
科学家採用了两种不同的干细胞:一种是胚胎干细胞,另一种干细胞则能充当3D“骨架”,使胚胎发育成特定形状。
泽尼卡・戈伊茨教授称,此次研究有助于解决人类胚胎研究面临的巨大障碍:胚胎短缺问题。图为处于发育早期的自然受孕小鼠胚胎。
科学家呼吁取消人类胚胎培育时间不得超过14天的法律限製。图为处于发育末期的小鼠胚胎。
  新浪科技讯 北京时间3月25日消息,据国外媒体报导,科学家近日取得了一项重大科学突破,在实验室中利用干细胞成功培育出可以发挥生理功能的小鼠胚胎。这枚人造胚胎採用了两种干细胞:负责发育成躯干的“主细胞”和细胞赖以生长的3D骨架。该发现有望帮助科学家更好地瞭解生命早期的发育状况,并为妊娠早期三种主要流产原因中的两种提供解释。
 
  天然胚胎需要用到精子与卵细胞,然后置入子宫中进行发育。干细胞可以分化成人体内的任何细胞。但科学家始终未能使干细胞像胚胎和人类器官一样发育出複杂的三维结构。胚胎干细胞无法独自发育成胚胎的形状,还需要借助其它细胞之力。这在生物体内不成问题,但在实验室却难以实现。为达到这一目的,科学家採用了两种不同的干细胞:一种是胚胎干细胞,另一种干细胞则能充当3D“骨架”,使胚胎发育成特定形状。
 
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  此次研究由剑桥大学莎拉・哈里森(Sarah Harrison)和玛格达丽娜・泽尼卡・戈伊茨(Magdalena Zernicka-Goetz)共同开展,在业内获得了极高讚誉。泽尼卡・戈伊茨教授指出,充当骨架的“额外胚胎”细胞是取得此次突破的关键。她表示:“这两种细胞可以互相交流,共同形成外观与行为都与真正胚胎相似的生理结构,确保各部位可按照正确的位置和时间发育。”
 
  研究人员指出,两种不同的干细胞可以互相“沟通”,告诉彼此该往何处发育。她还补充道:“我们知道不同种类的干细胞之间的互动对于胚胎发育至关重要,但此次新研究显示,这其实是一种合作关系,不同细胞可为对方提供指导。没有了这种合作关系,胚胎就无法发育成正确的形状,关键生理机製也无法顺利形成。”
 
  该人造小鼠胚胎的发育过程与正常胚胎相同,相似度达92%。但它不可能发育成正常的小鼠。若植入子宫中,还需要用到另一种可形成“卵黄囊”的干细胞,为发育中的细胞提供养分。泽尼卡・戈伊茨教授称,此次研究有助于解决人类胚胎研究面临的巨大障碍:胚胎短缺问题。目前,实验中使用的胚胎均由通过体外受精诊所捐献的卵细胞培育而来。
 
  泽尼卡・戈伊茨教授表示:“採用与培育小鼠胚胎相似的技术,再运用人体干细胞,我们有可能模拟出两週内的胚胎发育情况。我们相信这有助于科学家瞭解人体发育早期的关键阶段,同时不需要用真正的人体胚胎做实验。弄清了正常的发育过程之后,我们才能理解为何人造胚胎研究总是失败连连。”
 
  英国惠康基金会(Wellcome Trust)细胞与发育科学部门主任安德鲁・奇肖姆博士(Dr Andrew Chisholm)指出:“泽尼卡・戈伊茨教授的研究证明,基础研究能够有效帮助我们在缺乏证据的情况下解决困难问题。从理论上而言,将来我们可以採用类似的技术研究人类发育的早期阶段,有助于我们理解母体环境对于婴儿先天缺陷和健康状况起到的作用。”
 
  泽尼卡・戈伊茨教授近日还领导了一项新技术,可使人类胚胎在受精后继续发育13天。她曾与其他科学家共同呼吁取消人类胚胎培育时间不得超过14天的法律限製,但遭到人类生育与胚胎学监管局驳回。
 
  伦敦国王学院干细胞科学研究人员达斯科・伊利克博士(Dr Dusko Ilic)评论此次研究时指出:“泽尼卡・戈伊茨的实验室又一次取得了卓越成就,在实验室中再现了胚胎的早期发育过程。这次研究开展得法、可信度高,完美地演示了在小鼠胚胎的发育早期阶段、分属不同细胞区室的细胞之间的互动方式。”
 
  海因里希・海涅大学干细胞研究与再生医学研究所主席詹姆斯・阿德加耶教授(Prof James Adjaye)称,该研究意味著“我们将能够更好地研究、理解特定的基因变异为何会影响正常的胚胎发育过程。”
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