《Cell Stem Cell》我国科学家将干细胞衍生的“胚胎”植入猴子体内

　　

         

由食蟹猴干细胞生成的胚细胞。胚泡类似于胚胎的早期阶段，并在植入猴子子宫时引发类似怀孕的变化。

科学家们在猕猴身上制造出了类似胚胎的细胞球，并引发了早期怀孕的迹象。根据今天发表在《Cell Stem Cell》杂志上的一项研究，干细胞来源的囊胚细胞可以帮助研究人员了解人类胚胎发育，而不会遇到使用真正胚胎细胞的伦理困境。

由于获取和试验人类胚胎的伦理困难，人类胚胎发育的机制在很大程度上仍未被研究。在实验室里，研究人员之前已经生成了类囊胚——类似于囊胚的细胞球，即受精后大约5 - 6天形成的分裂细胞群。例如，2021年3月，达拉斯德克萨斯大学西南医学中心的发育生物学家Leqian Yu领导的团队成功地从人类干细胞中培育出了囊胚细胞，并在培养皿中培养了10天。

猴子模型

上海中国科学院神经科学研究所的发育生物学家Zhen Liu和他的同事们转向食蟹猴(Macaca fascicularis)，它们通常被用作实验动物，因为它们与人类在生物学上有一些相似之处。在细胞培养中，研究人员将猴子胚胎干细胞暴露于各种生长因子中，使它们分化成天然囊胚中的细胞类型。大约一周后，干细胞形成了囊胚的标志性球形结构，并分化成为组织和器官形成奠定基础的三种细胞系。作者说:“这甚至在自然猴囊胚的体外长时间培养研究中都没有实现。”

当研究人员使用单细胞RNA测序对大约6000个单个细胞进行分析时，他们发现了与自然囊胚相似的遗传特征。一些细胞表达了与内胚层(最终形成呼吸道和胃肠道内衬的最内层)相关的基因，而另一些细胞则富含与胎盘发育相关的基因。但囊胚并不是自然囊胚的完美反映——一些细胞无法分类，一些细胞表达的蛋白质没有预期的那么多。

到了第15天，研究人员可以看到卵黄囊的轮廓，它在胎盘形成之前提供营养，还有羊膜，包裹着发育中的胚胎的外膜。在41个胚细胞中，有5个发育出了类似于原始条纹的特征，这种结构标志着细胞开始重新排列自己，形成身体的布局，包括它的左-右、上-下配置。团队随后使用腹腔镜手术将囊胚移植到8只食蟹猴的子宫中。在移植后的7到10天里，其中三只猴子有妊娠囊——充满液体的空洞，这是怀孕期间超声检查到的第一个特征。植入还导致妊娠激素黄体酮和绒毛膜促性腺激素的释放。但这些都是短暂的，胚泡和怀孕迹象在20天后就消失了。

西班牙巴塞罗那庞培法布拉大学的发育生物学家Alfonso Martinez Arias说，尽管胚胎样结构的设计不是为了发育成成熟的胎儿，但它们在体内缺乏持久力表明，胚胎发育不仅仅是拥有正确的细胞、结构和基因表达。

此外，澳大利亚墨尔本大学的发育生物学家Alexandra Harvey说，在子宫内解体的胚胎模型可以为体外受精治疗后导致流产和着床失败的因素提供见解。“如果这些模型在那个阶段确实失败了，我们就必须找出我们需要在早期阶段寻找的其他标记。”

伦敦弗朗西斯克里克研究所(Francis Crick Institute)发育生物学家Naomi Moris表示:“这项工作突显了基于干细胞的胚胎模型作为一种探索通常难以在体内获得的胚胎阶段的手段的惊人潜力。”

Moris说，基于干细胞的胚胎模型也可以用于梳理胚胎发生的基本原理。通过操纵胚细胞中的基因表达或调整信号通路，研究人员可以研究哪些特征对胚胎发育是必要的。Moris补充说，实验室制造的胚胎模型也可以用于需要大样本的实验——比如蛋白质组学——因为它们可以大规模生成。随着胚胎模型变得越来越复杂，治理和监管框架将需要跟上步伐，以及关于如何使用它们的讨论。

Liu和他的同事们的下一步是改进他们生产猴子胚细胞的方法。“这将有助于实现进一步的胚胎发生，”作者说。