研究人員培育出具有大腦和跳動心臟的合成胚胎

劍橋大學(xué)的研究人員利用小鼠干細胞創(chuàng)造了模型胚胎，這些干細胞形成了大腦、跳動的心臟和身體所有其他器官的基礎(chǔ)——這是重建生命最初階段的新途徑。

由 Magdalena Zernicka-Goetz 教授領(lǐng)導(dǎo)的團隊開發(fā)了沒有卵子或精子的胚胎模型，而是使用干細胞——人體的主細胞，它可以發(fā)育成體內(nèi)幾乎任何細胞類型。

研究人員通過指導(dǎo)在早期哺乳動物中發(fā)現(xiàn)的三種干細胞來模擬實驗室中的自然過程研究人員通過將在早期哺乳動物發(fā)育到它們開始相互作用的程度來模仿實驗室中的自然過程。通過誘導(dǎo)一組特定基因的表達并為它們的相互作用建立一個獨特的環(huán)境，研究人員能夠讓干細胞相互“交談”。

干細胞自我組織成結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了連續(xù)的發(fā)育階段，直到它們有跳動的心臟和大腦的基礎(chǔ)，以及胚胎發(fā)育并在最初幾周從中獲取營養(yǎng)的卵黃囊。與其他合成胚胎不同，劍橋開發(fā)的模型達到了包括前部在內(nèi)的整個大腦開始發(fā)育的程度。與任何其他干細胞衍生模型相比，這是一個更進一步的發(fā)展點。

研究小組表示，他們的研究結(jié)果是十多年研究的結(jié)果，這些研究逐漸導(dǎo)致越來越復(fù)雜的胚胎樣結(jié)構(gòu)，并發(fā)表在《自然》雜志上，可以幫助研究人員了解為什么有些胚胎會失敗，而另一些胚胎會繼續(xù)發(fā)育成胚胎。健康懷孕。此外，該結(jié)果可用于指導(dǎo)用于移植的合成人體器官的修復(fù)和開發(fā)。

“我們的小鼠胚胎模型不僅會發(fā)育出大腦，還會發(fā)育出跳動的心臟，這是構(gòu)成身體的所有成分，”劍橋大學(xué)發(fā)育生理學(xué)系哺乳動物發(fā)育和干細胞生物學(xué)教授 Zernicka-Goetz 說和神經(jīng)科學(xué)。“令人難以置信的是，我們已經(jīng)走到了這一步。這是我們社區(qū)多年來的夢想，也是我們十年來工作的主要重點，最終我們做到了。”

為了使人類胚胎成功發(fā)育，需要在將成為胚胎的組織與將胚胎與母親連接起來的組織之間進行“對話”。在受精后的第一周，三種干細胞發(fā)育：一種最終會成為身體的組織，另兩種支持胚胎的發(fā)育。這些胚胎外干細胞類型中的一種將成為胎盤，它將胎兒與母親聯(lián)系起來并提供氧氣和營養(yǎng);第二個是卵黃囊，胚胎在這里生長，并在早期發(fā)育中獲取營養(yǎng)。

當三種類型的干細胞開始相互發(fā)送機械和化學(xué)信號，告訴胚胎如何正常發(fā)育時，許多妊娠失敗。

“在大多數(shù)女性意識到自己懷孕之前，這段時間很多懷孕都失敗了，”同時也是加州理工學(xué)院生物學(xué)和生物工程教授的 Zernicka-Goetz 說。“這段時間是懷孕后其他一切的基礎(chǔ)。如果出現(xiàn)問題，懷孕就會失敗。”

標簽：