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Science:首次合成人造小鼠胚胎

来源:bio60/亦云 2017-03-03 22:49



剑桥大学科学家 3 月 2 日发表在《 Science 》上的研究报告,他们首次在体外合成了人造小鼠胚胎。他们利用小鼠的胚胎干细胞、滋养干层细胞以及细胞质基质,在培养基中成功地诱导合成了类小鼠胚胎结构。

哺乳动物的卵细胞受精后多次分裂,形成胚泡。早期胚胎囊胚的组成包括胚胎干细胞(ESC)、滋养干层细胞(TSC)和原始内胚层细胞(XEN)。胚胎干细胞可以分化为三胚层细胞,胚外滋养层干细胞将形成胎盘,原始内胚层细胞发育为卵黄囊。

以往的研究利用干细胞培养类胚胎结构只取得了有限的成功。哺乳动物胚胎发育需要胚胎和胚外组织之间错综复杂的相互作用,以协调发育过程中形态的变化。

成功诱导干细胞为小鼠胚胎

剑桥大学的研究人员描述了他们如何结合转基因小鼠胚胎干细胞和滋养层干细胞,以细胞质基质为三维支架,产生了形态非常类似于天然胚胎的类胚胎结构。

通过使用转基因干细胞和特异性抑制剂,研究人员诱导胚胎干细胞和滋养层干细胞发育为类胚胎(ETS 胚胎)。ETS 胚胎的发育依赖于 Nodal 信号的交联(crosstalk),诱导中胚层和原始生殖细胞标记基因的表达以响应 Wnt 和 BMP 信号。

生理学教授 Magdalena Zernicka-Goetz表示,无论是胚胎细胞还是胚外细胞,在构成组织时他们之间都存在相互交流,以形成一个类胚胎结构。使细胞在合适的时间、合适的场所发育为正确的解剖学结构。

研究小组表明,与正常发育的胚胎相比,人造“胚胎”的发展遵循同样的发育模式。不过,虽然这种人造胚胎酷似真实的胚胎,但它不太可能进一步发育成为一个健康的胎儿。

展望

Zernicka-Goetz 教授最近还开发出一种技术,可以在体外实现胚泡着床,使研究人员能够分析人类胚胎发育到受精后 13 天的第一次关键发育阶段。她认为,这一最新发展能够帮助他们克服对人类胚胎研究的主要障碍之一:胚胎短缺。目前,胚胎的来源主要是捐赠卵子通过试管受精所得。

利用类似的小鼠干细胞技术,在人类胚胎以及胚外干细胞中可以模仿很多受精 14 天以前的发育事件。她说,“我们非常乐观地认为,这将允许我们不必在实际胚胎中就能够研究人类这一关键阶段的重要发育事件。了解发育过程通常使我们能够明白为什么它会如此频繁出错。”(生物谷 Bioon.com)
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