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      每日速訊:干細胞培育出完全合成小鼠胚胎,具有跳動心臟、血液循環(huán)、腦組織和腸道

      科技日報 | 2022-08-04 21:52:36

      科技日報實習記者?張佳欣

      胚胎發(fā)育過程中發(fā)生的事情是大自然最保守的秘密之一,藏在母親的身體深處。現(xiàn)在,科學家首次在不使用精子或卵子的情況下創(chuàng)造了合成小鼠胚胎,使其成 功地在子宮外生長。這些胚胎是在一個特別設(shè)計的生物反應(yīng)器中發(fā)育的,完全來自培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的干細胞。這項突破性實驗由以色列魏茨曼科學研究所進行,相關(guān)論 文發(fā)表在1日的《細胞》雜志上,標志著人類首次在子宮外培育出完全合成的小鼠胚胎。

      這種生物反應(yīng)器可以幫助小鼠胚胎干細胞模擬正常胚胎的生長。


      (資料圖)

      圖片來源:雅各布·漢納實驗室/魏茨曼研究所

      這項研究有助于了解干細胞如何在發(fā)育的胚胎中形成各種器官,以及突變?nèi)绾螌?dǎo)致發(fā)育性疾病。

      凱斯西儲大學醫(yī)學院遺傳學和基因組科學教授保羅·J·特薩爾說:“當科學開始進入到可以從培養(yǎng)皿中的干細胞群一直發(fā)展到器官的領(lǐng)域,這意味著有一天可以創(chuàng)造一個活的有機體,那將是一個相當狂野和非凡的時代。”

      正常 8.5天大的小鼠胚胎(頂部)和源自小鼠干細胞的8天大的“類胚胎”。二者的組織染色圖顯示器官生長和位置相當。

      圖片來源:雅各布·漢納實驗室/魏茨曼研究所

      幾十年來,科學家一直在尋找使胚胎在子宮外保持存活的方法。去年,魏茨曼科學研究所的胚胎干細胞生物學家雅各布·漢納終于開發(fā)出一種機械子宮,幫助自然小鼠胚胎存活長達11天(典型的小鼠妊娠期約為20天),然而這些胚胎來自受精的小鼠卵子。

      為了確定這一程序能否讓干細胞轉(zhuǎn)化為成熟的胚胎,漢納團隊將基本的小鼠胚胎干細胞與經(jīng)過基因改造的胚胎干細胞譜系混合在一起,希望它們能形成組織。當細胞被放在一起時,它們會自組裝成團塊。

      5天 后,研究人員將被認為是發(fā)育到胚胎階段的塊狀胚胎轉(zhuǎn)移到一個電子設(shè)備中。該設(shè)備能維持胚胎發(fā)育的理想條件,可視作一種人造子宮。到第8天,這些人造胚胎與 8.5天大的自然胚胎高度相似,擁有跳動的心臟、明顯的頭尾末端、變成骨骼肌的塊狀部分、發(fā)育中的大腦和脊髓,以及開始發(fā)育的其他器官。研究人員指出,這 一發(fā)育過程與正常小鼠胚胎相似。典型的小鼠完整妊娠時間是20天,存活這么長時間的胚胎是罕見的。

      在魏茨曼科學研究所培育的合成小鼠胚胎,從左上角第一天到右下角第八天。

      圖片來源:雅各布·漢納實驗室/魏茨曼研究所

      研究人員還測量了4萬多個類胚細胞的基因活性,發(fā)現(xiàn)所有預(yù)期的細胞類型都位于正確的位置。漢納說:“這確實表明哺乳動物的胚胎可以在子宮外生長。”

      特薩爾表示,在胚胎干細胞技術(shù)的發(fā)展中,總會伴隨倫理問題。科學家乃至全社會需要團結(jié)起來,決定界限在哪里,定義什么是道德上可以接受的,并真正將其作為一種創(chuàng)造器官和組織用于移植和治療人類疾病的手段。

      關(guān)鍵詞: 研究人員 胚胎發(fā)育

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