【Cell】“无中生有”超能力？科学家不用精子卵子子宫培育出胚胎！

2021年3月，在没有子宫的情况下，魏茨曼科学研究所的Jacob H.Hanna教授和他的研究团队做了一个“机器子宫”，成功地让小鼠胚胎在里面发育了6天，经历了原肠胚前期到器官发生晚期的关键阶段。这项研究成果发布于《Nature》，如今，在没有精子和卵子的情况下，研究人员依旧成功培育出胚胎，该研究也发布于《Nature》。

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)00981-3

“机器”子宫

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“机器”子宫，是一个能够让小鼠胚胎实现宫外培养的机械平台，Jacob H.Hanna教授和他的研究团队探索了小鼠胚胎在其中生长发育的最佳条件。

原肠胚阶段需要静态培养和旋转培养相结合，而原肠胚晚期则需要完全旋转培养的方式。静态或旋转培养的同时还要模拟自然子宫的营养供应，同时严格控制氧气和压力等参数。小鼠胚胎的发育程度大约相当于自然胚胎的第5.5天到第11天，即完成了从原肠胚形成前到后肢形成阶段的生长发育过程。

研究瓶颈

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基于研究胚胎干细胞在体外被诱导自组装成复杂结构的能力，如胚状体、类器官、类集合体和类原肠胚，这为建模发展问题开辟了道路。例如，将小鼠胚胎干细胞与胚胎干细胞结合，从而形成胚泡样结构。然而，后一种实体不能在子宫内转移时形成胚胎。原肠胚是由小鼠胚胎干细胞制成的小聚集体，可以重演对称性破坏和轴形成。然而，原肠胚不表现出原始条纹的形成，因此不能模拟真实的原肠胚形成，也不能完成原肠胚形成过程。此外，它们大多可以模仿中后部而不是前部的大脑发育，并且缺乏额外的胚胎间隔。

一种替代方法是通过聚集不同类型的胚胎和胚胎外干细胞形成胚状体模型。将小鼠胚胎来源的滋养层干细胞、胚胎外内胚层细胞与ESC聚集，导致形成类似早期E6.0植入后胚胎的胚胎样结构。当使用Gata4诱导的ESCs代替XEN细胞时，可以达到早期原肠胚形成。然而，还不可能进一步测试和优化这些实体的发育潜力，因为即使对于天然胚胎，将植入后阶段的胚胎转移回宿主子宫在技术上也是不可行的，并且直到最近，用于来自这些胚胎阶段的子宫外胚胎发生的有益平台才可用，即使对于天然胚胎也是如此。体外培养的干细胞是否能产生具有胚胎和胚外区室的完整胚胎样实体，并能通过原肠胚形成和启动器官发生，这一概念的证据仍有待确定。

临床应用

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研究人员定义了最适合小鼠胚胎生长的生长条件原肠胚形成和器官发生可以在培养皿中充分地联合和连续再现。在这里，研究者调整了一个最近建立的平台，用于延长自然胚胎的子宫外生长，以生成小鼠原肠胚形成后合成全胚胎模型（sEmbryos），具有胚胎和胚胎外隔室，这是通过共聚合非转导ESC来实现的，ESC瞬时表达Cdx2和Gata4-，以促进它们分别向滋养外胚层和原始内胚层谱系的启动。sEmbryos充分完成，原肠胚形成，经过关键发育过程，并在类似于E8.5期小鼠胚胎的复杂胚胎外区室内发育器官祖细胞。研究结果强调了多能细胞的塑性潜力，这些细胞具有自组织和功能重建和模拟整个哺乳动物胚胎以及超越原肠胚形成的潜力。此外合成胚胎或许在将来可以成为移植器官的可靠来源，成为真正的“全自动3D生物打印机”。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)00981-3

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。