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Nature等:体外培养人类胚胎获突破 已达法规上限

2016/05/06 来源:生物探索
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导读
发育生物学家已经在实验室成功培养了自受精后13天的人类胚胎,来自美国洛克菲勒大学和英国剑桥大学的研究小组分别在5月4日的Nature和Nature Cell Biology发表了相关文章。


发育生物学家已经在实验室成功培养了自受精后13天的人类胚胎,打破了以前9天的记录。这一成就已经使科学家发现了早期人类发育的新方面,包括人类胚胎中重未见过的特性。该技术能够帮助确定为什么一些人怀孕会失败。

来自美国洛克菲勒大学和英国剑桥大学的研究小组分别在5月4日的Nature和Nature Cell Biology发表了相关文章。这项工作给科学家带来了能很快培养胚胎到更高级阶段的可能。这样做会带来道德,同时也是技术上的挑战。很多国家和科学团体禁止对14天以上的人类胚胎进行研究,考虑到这个,研究者在这个时间点之前结束了他们的实验。

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体外培养技术

剑桥大学的发育生物学家用小鼠胚胎开发了培养技术。很多科学家都试图通过一层母细胞来培养胚胎模拟子宫内的生长环境。但他们选择了由较高氧水平的凝胶基质。小鼠胚胎存活超过了原肠胚形成期,这是它们形成将变成器官的细胞层的时期。

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两篇文章分别获得的结果

在Nature的这篇文章中揭示了体外附着的人类胚胎的自组织能力和自主性。研究人员发现了人类特定的早期细胞谱系、时间属性和构架的分子特征。胚胎显示了正常发育的关键里程碑,包括外胚层的扩张、细胞系隔离、双层胚盘的形成,羊膜和卵黄囊的空化以及滋养层的多样化分化。该研究强调了这些发育事件的物种特异性,并为囊胚期以外的早期人类胚胎发育提供了一个新认识。

在Nature Cell Biology的文章中,剑桥大学的研究人员描述了他们如何调整技术以适应体外受精的人类胚胎。他们通过比较和其它动物胚胎在同一发育时期的基因表达来追踪胚胎的发育。通过与1956例子宫切除术中检测到的胚胎的数据相比较,科学家能够对胚胎的结构发育进行评估。

团队观察了胚胎中开始分化的细胞,它们显示了独特的人类发育的特征。比如它们发现了一组细胞在胚胎10天左右出现,12天左右消失。科学家还不知道该细胞群的功能。在其高峰期,它的形成是胚胎的5-10%。不过它似乎只是一个短暂的器官,类似于人类胚胎在发育后期长出来而在出生前又失去的尾巴。

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人类胚胎培养的研究意义

培养方法也显示了人类和小鼠胚胎中表达基因之间的巨大差异,这表明啮齿类动物可能不是了解人类发育的很好模型。

培养技术是科学家广泛关注的问题。此类工作能够帮助试图培养干细胞为胚胎样结构的研究人员来判断工作的准确性。一旦达到这个水平,科学家就可以利用这些结构来进行更大、更复杂的实验,探索出生缺陷如何产生和有毒化合物的影响。

辅助生殖产业也能从新的体外技术中受益。纽约的人类生殖中心负责人Norbert Gleicher指出50%的移植到母亲子宫里的胚胎无法生存,体外胚胎的研究可以帮助研究者理解这种状况的错误。

在体外能够培养胚胎13天的能力提高了道德和政策的考虑。至少12个国家,包括英国和美国,限制科学家操作超过14天的胚胎。美国政府在1979年首次提出第14天原肠胚期开始标志着人类形成,这也基本上是一个胚胎可以分裂成同卵双胞胎的最晚时间点。

研究人员对它们的胚胎能存活超过标志性的14天表示怀疑,因为在小鼠体内的工作表明更发达的胚胎需要从母体中获得未知的激素和营养物质来生存。为了进一步成长,胚胎也可能需要一个三维的支架,而不是在最初测试中使用的平板。为了了解更多,研究者们开始在非人类灵长类动物和牛的胚胎上进行实验。

但是目前实验室中的研究成果也许会作为重新审视这个限制的基础。这方面的辩论将会复杂而激烈,会超越研究人员直接操作胚胎的范畴。如果科学家成功培养干细胞为胚胎样结构,就会很难确定该结构是否算是胚胎,是否从属于14天规则。

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