人造胚胎竟成功培育出大腦和心臟！研究人員：下一步人類胚胎模型_風聞

　　白交 發自 凹非寺

　　量子位 | 公眾號 QbitAI

　　人造胚胎，竟發育出完整的大腦結構和心臟？！

　　經過十多年的研究，來自劍橋大學和加州理工學院的科學家們真的做到了。

　　其研究成果登上了最新的Nature。

　　（為了儘早被更多學者看到，Nature甚至還沒來得及排版編輯，就直接把預印本給搬上來了。）

　　研究人員表示，這次主要進展在於產生整個大腦的能力，尤其是前部區域，這一直是合成胚胎髮育的“聖盃”。

　　來康康這是一項什麼樣的研究。

　　人造胚胎髮育出心髒和大腦

　　胚胎幹細胞，在學界被認為是萬能細胞。因為它可以在體外進行哺乳動物胚胎中發生的許多階段。

　　但實際上，想要這種幹細胞的發育潛力大大拓展，還需要其他幹細胞來支持，與胚胎幹細胞進行相互作用。

　　即早期發育過程中的三種胚胎外幹細胞：滋養層幹細胞（TSC）、胚胎外內胚層幹細胞 (XEN) 和誘導型XEN 細胞 (iXEN)。

　　科學家們在實驗室中將胚胎幹細胞跟TSC、iXEN按比例組裝成衍生胚胎模型。通過誘導一組特定基因表達，研究人員讓這些幹細胞彼此“交談”。

　　這種路徑的思考，實際上與人類胚胎髮育過程有關。

　　以往的研究表明，人類胚胎要成功發育，就需要早期胚胎組織與對外連接的組織（將胚胎與母親連接起來的組織）之間進行“對話”。

　　在受精後第一週，三種類型幹細胞發育：一種最終分化為身體組織，另外兩種則繼續支持胚胎髮育。

　　一種為胚外幹細胞將成為胎盤，將胎兒與母親連接起來，並提供氧氣和營養。

　　另一個將成為卵黃囊，胚胎在那裏生長，並在早期發育過程中從中獲取營養。

　　基於這樣的背景，研究人員構建了一個小鼠胚胎模型。整個發育過程是在啓動血島發育的胚胎外卵黃囊內發育的。

　　結果在發育的第8.5天，胚胎模型顯示出明的前腦和中腦區域的頭部褶皺。

　　除此之外，還有一個跳動的心臟狀結構，一個由神經管和體節組成的軀幹，一個含有神經中胚層祖細胞的尾芽，一個腸管和原始生殖細胞。

　　這一研究結果，證明了胚胎和兩種類型的胚胎外幹細胞的自組織能力——通過原腸胚和早期器官形成，重建哺乳動物的發育能力。

　　進一步的，他們還研究了這種人造胚胎的基因表達模式，發現與天然胚胎非常相似。

　　團隊數十年研究

　　這一研究來自劍橋大學、加州理工學院、華盛頓大學等機構的研究人員合著完成。

　　研究人員表示，這為實驗模型中研究神經發育機制開闢了新的可能性。

　　而且雖然現在是在小鼠模型中進行，他們還正在開發一個類似於人類胚胎的發育模型，以瞭解關鍵過程背後的機制。

　　如果在將時間軸拉長，這一方法將可以用來指導合成器官的發展。

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　　論文鏈接：

　　https://www.nature.com/articles/s41586-022-05246-3

　　參考鏈接：

　　https://www.eurekalert.org/news-releases/962771