科学家研制出包含胚外组织的人类胚胎样结构

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美国科学家开发了一种“类原肠胚”的新方法，其培养生成的类胚胎模型还前所未有地包括一个重要组织——卵黄囊。相关研究近日发表于《细胞》。

原肠胚发育是胚胎从空心球体重组为多层结构的过程，被认为是人类发育的“黑匣子”。出于生物伦理的考虑，人类胚胎模型的培养时间通常不会超过14天，而原肠胚形成发生在受精后17至21天之间。此外，目前模拟原肠胚形成的干细胞模型还无法包括产生卵黄囊和胎盘的所必需的胚外组织。

“虽然人类原肠胚形成和早期器官模型，是从引发的人类多能干细胞中开发出来的，但它们缺乏在胚胎模式和形态形成中发挥重要作用的胚外细胞。”论文通讯作者、得克萨斯大学西南医学中心的干细胞生物学家吴俊（音译）说，胚胎和胚外组织的存在使研究人员能够研究胚胎发育过程中上胚层、羊膜和卵黄囊之间的相互作用——这是人类以前无法实现的。

研究人员使用扩展潜能干细胞，而不是更常用的原始多能干细胞。这些扩展潜能干细胞以前曾被证明能在小鼠体内分化成胚胎和胚外组织。通过向人类EPSCs添加适当的生长因子，它们分化成了上述两种类型的组织。然后，这些EPSCs自我组织形成与人类早期胚胎相似的结构，研究人员称其为“类原肠胚”。

胚外组织会释放出指导胚胎发育的化学信号，这使得这些胚胎周围胚胎能够模仿胚胎发育黑箱期的几个重要过程。类原肠胚周围发育出胚胎生活的羊膜腔和为胚胎提供血液供应的卵黄囊腔。周围细胞还显示出器官形成的早期迹象，如标志着中枢神经系统发育开端的神经形成。

该方法高效且可重复，在小规模的试验中能够生成数百个类原肠胚细胞。“这个模型的强大之处在于，它能够利用人体扩展潜能干细胞的非凡自组织能力，将外部干预降到最低。”吴俊说。

研究者指出，由于排除了囊胚滋养层细胞，这些类胚胎不能长期在体外存活，因此伦理问题也得到了相应的缓解。该项目遵循国际干细胞研究准则，并获得了得克萨斯大学西南医学研究中心干细胞监督委员会的批准。

http://doi.org/10.1016/j.cell.2023.07.018

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