科學(xué)家利用人類(lèi)胚胎干細(xì)胞成功開(kāi)發(fā)出人類(lèi)胚胎樣模型

一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Nature上的研究報(bào)告中，來(lái)自劍橋大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過(guò)研究利用胚胎干細(xì)胞開(kāi)發(fā)出了一種新型模型來(lái)研究人類(lèi)的早期發(fā)育階段。這種模型類(lèi)似于18-21天大小的胚胎的一些關(guān)鍵元素，其能幫助研究人員觀(guān)察到人類(lèi)機(jī)體形成的潛在過(guò)程，這是以前從未直接觀(guān)察到的，而理解這些過(guò)程則能夠幫助研究人員揭示人類(lèi)出生的缺陷和疾病發(fā)生的原因，同時(shí)就能在孕婦群體中開(kāi)展相關(guān)的檢測(cè)。

這種計(jì)劃或機(jī)體藍(lán)圖是通過(guò)一種名為“原腸胚形成”的過(guò)程開(kāi)始的，在原腸胚形成過(guò)程中，胚胎會(huì)形成三層不同的細(xì)胞，這些細(xì)胞隨后會(huì)轉(zhuǎn)化成為機(jī)體的主要系統(tǒng)，即外胚層會(huì)形成神經(jīng)系統(tǒng)，中胚層能形成肌肉，而內(nèi)胚層則能夠形成腸道。原腸胚階段通常被稱(chēng)為人類(lèi)發(fā)育的“黑箱期”（black box），因?yàn)榉上拗平乖诘?4天之后在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)人類(lèi)胚胎，而這一過(guò)程是從第14天開(kāi)始的，這個(gè)限制設(shè)定在胚胎不能形成雙胞胎的階段。

很多出生缺陷都源于黑箱期，其原因包括酒精、藥物、化學(xué)藥品和感染等，深入理解人類(lèi)原腸胚期間的分子事件也能夠幫助解決很多醫(yī)學(xué)問(wèn)題，包括不孕癥、流產(chǎn)和遺傳性疾病等。研究者Alfonso Martinez-Arias教授說(shuō)道，我們所開(kāi)發(fā)的模型能夠產(chǎn)生一部分人類(lèi)藍(lán)圖，這項(xiàng)研究中，我們所開(kāi)發(fā)的模型能利用人類(lèi)胚胎干細(xì)胞來(lái)產(chǎn)生一種名為“類(lèi)原腸胚”（gastruloids）的一種細(xì)胞三維組裝模塊，隨后其能夠分化為三層，其組織方式類(lèi)似于早期人類(lèi)機(jī)體計(jì)劃那樣。

為了在實(shí)驗(yàn)室中制造這種類(lèi)原腸胚組織，研究者將一定量的人類(lèi)胚胎干細(xì)胞置于小孔中，隨后其就能夠形成緊密的聚集體，當(dāng)經(jīng)過(guò)化學(xué)信號(hào)處理后，這些類(lèi)原腸胚組織就能從頭到尾軸處延長(zhǎng)，從而就能沿著這一軸線(xiàn)的特定模式開(kāi)啟基因表達(dá)，并能夠反映哺乳動(dòng)物機(jī)體的特殊元件。此前，包括小鼠和斑馬魚(yú)在內(nèi)的模式生物能夠幫助科學(xué)家們深入研究人類(lèi)原腸胚形成的分子機(jī)制，然而當(dāng)細(xì)胞開(kāi)始分化時(shí)，這些模型的行為就與人類(lèi)胚胎的行為并不相同，動(dòng)物模型能夠?qū)μ囟ㄋ幬锂a(chǎn)生不同反應(yīng)，比如抗晨吐藥沙利度胺，通過(guò)對(duì)小鼠進(jìn)行臨床試驗(yàn)后，研究者發(fā)現(xiàn)其會(huì)導(dǎo)致人類(lèi)出現(xiàn)嚴(yán)重的出生缺陷，因此，開(kāi)發(fā)出能模擬人類(lèi)發(fā)育的**模型是非常重要的。

類(lèi)原腸胚并沒(méi)有潛力發(fā)育成為完全成型的胚胎，其也并沒(méi)有腦細(xì)胞或植入到子宮內(nèi)所需要的任何組織，這就意味著他們永遠(yuǎn)無(wú)法超越最早期的發(fā)育階段，因此其也會(huì)符合當(dāng)前科學(xué)界的道德標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)發(fā)育到72小時(shí)的人類(lèi)類(lèi)原腸胚組織中的基因表達(dá)情況進(jìn)行分析，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種非常明顯的標(biāo)志信號(hào)，其能 促進(jìn)諸如胸肌、骨骼和軟骨等重要身體結(jié)構(gòu)的發(fā)育，但并不會(huì)發(fā)育為腦細(xì)胞。

最后研究者Naomi Moris博士表示，這是一種非常令人興奮的新型模型系統(tǒng)，其能幫助我們**在實(shí)驗(yàn)室中揭示并探索早期人類(lèi)胚胎發(fā)育的過(guò)程，該系統(tǒng)是模擬人體計(jì)劃出現(xiàn)的**步，同時(shí)其或許也能幫助研究其它人類(lèi)胚胎發(fā)育問(wèn)題出現(xiàn)的原因，比如出生缺陷癥等。