摘要
索尔克研究所(Salk Institute)和得克萨斯大学西南医学中心(University of Texas Southwestern Medical Center)的研究人员已经创造出了小鼠胚泡样结构，或称“胚泡”，来自单个培养细胞，绕过了对自然胚胎的需要……
索尔克医学研究所(Salk Institute)和得克萨斯大学西南医学中心(University of Texas Southwestern Medical Center)的研究人员创造出了小鼠胚泡样结构，或称“胚泡”，来自单个培养细胞，绕过了对自然胚胎的需要。
虽然从学校毕业、找到第一份工作和结婚可能是人生中重要的事情，但一些最重要的事情发生得更早:在精子与卵子受精、细胞开始分裂的最初几天。
前100个细胞(统称囊胚)的组织方式对妊娠是否成功、器官如何形成、甚至对以后的疾病(如阿尔茨海默氏症)都有深远的影响。然而，到目前为止，科学家们还没有一个好的方法来模拟囊胚是如何形成的。
正如他们在《细胞》(Cell)杂志上所报道的，这些培养的胚泡与天然的胚泡具有相同的结构，甚至可以植入子宫——可以帮助推进发育方面的研究，并为后代日后的妊娠、不孕或健康问题提供信息。
“这些研究将帮助我们更好地了解生命的起源;在生命的早期，一个细胞可以产生数百万个细胞，它们是如何在空间和时间里组装起来形成一个完全发育的有机体的。重要的是，这项工作避免了使用自然胚胎，而且是可扩展的，”索尔克基因表达实验室的教授胡安·卡洛斯·伊兹皮苏亚·贝尔蒙特说。
天然囊胚一旦植入子宫就会变成胚胎，这已经被证明是很难研究的。问题是，动物模型，如小鼠，只能产生少量的这种结构，科学家们不能轻易地测试营养不良、接触毒素或各种基因突变对发育的影响，其程度足以进行研究。
“我们乐观地认为，这项工作将使早期发育缺陷的重要研究成为可能，”西南医科大学助理教授吴军(音)说，他是这项研究的负责人之一。Salk和UT西南大学的研究小组利用胚胎细胞，更重要的是利用成年老鼠细胞，培育出了囊胚。成年细胞被放入一种化学溶液中，促使它们转变成诱导多能干细胞(iPSCs)，这种干细胞几乎可以转变成人体的任何组织。
为了鼓励诱导多能干细胞形成囊胚，研究人员将它们分成小组放入特殊的培养基中，在那里它们很快就形成了彼此之间的连接。这正是研究人员希望看到的——细胞开始形成类似于受精卵变成囊胚前的发育阶段的结构。
随着时间的推移，连接的细胞开始形成一个有内层和外层的球。这些细胞面对着内部积累的蛋白质，这使得它们与外部细胞不同。向外的细胞也开始激活一种叫做YAP的蛋白质，这种蛋白质进入细胞核，开始诱导蛋白质的表达，最终形成胎盘。
“胚泡的形成模仿了自然的发育过程，”这项研究的第一作者之一、伊兹皮苏亚贝尔蒙特实验室的博士后李荣辉(Ronghui Li)说。
在自然的囊胚中发现的胚泡含有相同的三种原始细胞类型(一个成年有机体的所有细胞都来自于这种细胞)。它们的大小与天然囊胚相似，并显示出相似的基因特征。进一步的实验表明，胚泡可以进一步发育成类似于植入后早期胚胎的结构。
“我认为这种资源对于研究哺乳动物的早期发育将是非常强大的，”该研究的第一作者之一、Izpisua Belmonte实验室的博士后钟翠清说。
研究小组下一步计划使用基因编辑工具来了解囊胚的基因变化如何影响这三种不同的细胞类型。胚泡还为未来治疗药物和化学药品的检测提供了一种新的模式。
胚泡还不能发育成功能性胚胎;相反，这些细胞会长成无组织的组织。但科学家们认为，这些胚泡可能揭示了胚胎发育后期的细节。
贝尔蒙特补充说:“随着进一步的优化，这项技术可能会产生功能齐全的类胚细胞，能够发展到不同的器官原始体形成的阶段，从而成为类器官的种子，可以作为器官移植的宝贵资源。”
“著名物理学家理查德·费曼曾经说过，‘我不能创造的东西，我不理解。“生命如何从受精卵开始仍然是一个谜，而我们的囊胚方法将帮助研究人员对这一过程有新的认识。”吴说。
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