據英國《泰晤士報》網站近日報道,科學家利用干細胞創造出迄今為止最逼真的人類胚胎模型,然后將其在子宮外培養至相當于14天的發育水平。
這些“合成”胚胎是在沒有精子和卵子的情況下制成的,但包含發育中的人類的所有關鍵特征和細胞類型。
它們能夠自我組織,并從120個細胞(相當于胚胎發育一周時的樣子)發展到一周后的2500個細胞。當科學家從這些細胞中提取分泌物進行妊娠測試時,結果呈陽性。
通過提供胚胎最初14天的發育模型,它們使研究人員可以更好地了解這個研究較少的時期,這也是大多數流產發生的時期。
繼今年早些時候宣布制造出類似但不太完整的“合成”胚胎之后,這一進展將引發更多的倫理問題。
這一發現背后的團隊在《自然》雜志上宣布了研究成果。他們強調,他們創建的模型不可能發育成足月胚胎。
以色列魏茨曼科學研究所的雅各布·漢納表示,這項研究是為了增進對胚胎發育的了解。漢納說:“戲劇性事件主要發生在懷孕的第一個月,剩下的八個月主要是大量的生長。但第一個月在很大程度上仍然是一個‘黑匣子’。”
很難追蹤受精后最初幾天發生的情況,部分原因是處理真實的人類胚胎存在倫理問題。了解這一時期有助于發現和治療發育疾病,并預防流產。
這促使人們嘗試使用干細胞培育模型胚胎,這種細胞能夠發育成多種不同的細胞類型。漢納說:“我們的干細胞衍生的人類胚胎模型提供了一種合乎倫理且便利的方式來探索這個‘黑匣子’。它逼真地模仿了真實人類胚胎的發育,特別是其精致結構的出現。”
該模型胚胎是通過提取來自成人皮膚細胞的干細胞,然后誘導它們發育成不同類型的細胞和組織而創建的。有些細胞保持原樣,成為胚胎。其他干細胞則經過化學物質處理,以激活特定基因,幫助它們形成支持胚胎的結構,包括胎盤和卵黃囊。
然后,通過嘗試創造類似子宮內的條件,讓細胞自行發育。漢納說:“根據定義,胚胎是自我驅動的;我們不需要告訴它做什么——我們只需釋放其內部編碼的潛能。一開始就混合正確類型的細胞至關重要,而這些細胞只能來自沒有發育限制的幼稚干細胞。一旦你這樣做了,類胚胎模型自身就會說:‘開始!’”
到目前為止,這種情況只發生了大約1%。其余的嘗試都失敗了。盡管如此,其他研究人員表示這是一項重大進步。
西班牙龐培法布拉大學的阿方索·馬丁內斯·阿里亞斯教授說:“漢納實驗室的研究首次在體外利用干細胞忠實地構建了完整結構,從而為研究導致人體計劃形成的事件開啟了大門。這是一項具有里程碑意義的研究,為研究人類發育以及生育和疾病的多個方面開辟了新的途徑。”
科學家們表示,隨著此類技術的發展,將會出現顯著的倫理難題。對真實人類胚胎進行的實驗受到嚴格監管,這就產生了對模型胚胎的需求。但這些模型胚胎越接近真實的胚胎,它們本身就越會帶來倫理問題。
英國赫爾-約克醫學院生殖醫學教授羅杰·斯圖爾米表示,科學家應該謹慎對待細胞結構的描述方式。他說:“將這些模型視為‘胚胎’是不恰當的,因為我們無法評估它們進一步發育的潛力,因為將胚胎模型移植到動物或人的子宮中仍然是禁止的。此外,它們的形成過程與自然胚胎的發育過程截然不同,因此需要開展進一步的工作,以了解這些胚胎模型以及許多其他胚胎模型與自然胚胎的相似程度。”