Nature：新发现为提高体外受精成功率和开发新一代非激素避孕药奠定基础

2021年12月13日讯/生物谷BIOON/---如果能够在培养皿中重现隐藏在子宫内的人类胚胎的正常活动，将为改进体外受精（IVF）程序和开发更好的避孕药开辟了途径。长期以来，激素类避孕药一直被使用，并对许多女性有效。然而，它们有令人不快的副作用，如果不是每天忠实地服用，其效率就会下降。此外，一些女性，如乳腺癌幸存者，不能服用激素类避孕药。

在一项新的研究中，奥地利科学院分子生物技术研究所研究员Nicolas Rivron博士和他的团队利用类囊胚（blastoids，早期人类胚胎的细胞模型），发现了有潜力作为避孕药或生育力增强剂的候选分子。相关研究结果于2021年12月2日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Human blastoids model blastocyst development and implantation”。Rivron评论说，“我们希望使计划生育更容易、更方便，并更适应当前的社会挑战。”

了解有利于或阻碍胚胎植入的因素和不含激素的避孕方法

利用一种已获得美国食品药品管理局批准的分子---SC144，Rivron及其团队为新一代非激素避孕药找到了一条有希望的途径。这类避孕药可以只在需要时服用，消除与需要每天服用的药物有关的负担和压力。与每日服用激素类药片相比，只需要偶尔服用也可能导致副作用大大减少。

为了了解人类发育的最早阶段，Rivron团队推进了一项新技术。他们设法刺激人类干细胞有效和忠实地自我组装成胚胎发育最早阶段的逼真模型。这些逼真的体外模型被称为类囊胚，使他们能够开始研究人类早期发育的基本原则，并寻找新的治疗方法。类囊胚的体外培养时间长达13天，在这时它们含有大约300个细胞。

它如何发挥作用

类囊胚由胚胎植入前形成的三种主要细胞类型构成：将继续形成胚胎的上胚层细胞（epiblast）；将形成胎盘的滋养层细胞（trophoblast）；将形成卵黄囊的下胚层细胞（hypoblast）。

利用这些新形成的人体类囊胚，Rivron团队发现上胚层细胞向滋养层细胞发送重要的分子信号，指示类囊胚的一侧变得有“粘性”。如果这些类囊胚沉积在人类子宫内膜的体外细胞培养物上，它们就会着陆，将自己定位在其粘性的一面，并附着在子宫内膜的细胞培养物上，从而重现了在怀孕初期发生的事件。他们发现SC144抑制了这种附着，阻止胚胎植入，这就为新一代避孕药具指明了方向。

提高体外受精的成功率

除了避孕之外，Rivron团队还利用类囊胚发现了天然分子LPA的新作用。这种分子强烈地改善了这些人类干细胞的自我组装，因此可能被用来在体外受精程序中促进自然胚胎的形成。瑞士布鲁塞尔大学的Hilde Van de Velde教授博士目前正在等待比利时国家的批准，以便开始在体外受精程序中测试这种分子。Van de Velde说，“我们计划在不久的将来测试LPA和其他分子。”

几种体外培养中的人体类囊胚细胞，用标尺放大。图片来自Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-04267-8。

奥地利科学院分子生物技术研究所开发的这些专利技术可能从根本上提高我们对怀孕早期阶段的理解。Rivron评论说，“我们希望我们能用这样的分子来提高体外受精婴儿胚胎的数量和质量以及成功怀孕的机会。我们的目标是赋予女性权力，让她们更好地控制自己的生育能力，无论她们是希望阻止怀孕还是提高生孩子的几率。”

重要的是，类囊胚可以由成年人类干细胞形成，因此为使用受精人类卵子进行研究提供了一一种强大的科学和伦理替代方案。Rivron说，“通过使用类囊胚，我们加快了研究速度，并使其更加符合伦理。很明显，有了这种逼真的早期妊娠体外模型，科学和生物医学知识将突飞猛进。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Harunobu Kagawa et al. Human blastoids model blastocyst development and implantation. Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-04267-8.