Nature突破人类胚胎研究的极限

　　

生物通报道：剑桥大学的科学家们五月四日在Nature和Nature Cell Biology杂志上同时发表两篇文章，展示了他们研究人类胚胎取得的突破性成果。这两项研究不仅揭示了人类胚胎发育的关键时期，还开辟了一条提高IVF成功率的新途径。

我们人类的卵子在受精之后会分裂几次，生成一个小小的干细胞球。大约在受精第三天，这些干细胞开始聚集在胚胎一侧，形成囊胚。科学家们已经通过体外培养广泛研究了人类胚胎的着床前阶段，也就是囊胚还未在子宫着床的时期。然而人类胚胎必须在受精第七天植入子宫，只有这样胚胎才能够存活并进一步发育。

胚胎不能在子宫着床是早期妊娠失败的主要原因，但人们对这一阶段发生的细胞和分子改变还知之甚少。我们显然不可能仔细研究子宫内正在发育的胚胎，受精超过七天的胚胎又无法进行体外培养。剑桥大学的Magdalena Zernicka-Goetz教授基于自己此前的小鼠工作，开发了能够支持人类胚胎发育13天的体外培养体系。研究显示，只要培养条件正确，人们就可以在体外观察到着床后的人类胚胎重组。

“着床是人类发育的一个里程碑，从这个阶段起胚胎真正开始成形，发育计划得到确立。着床也是一个容易出现发育缺陷的妊娠阶段，”Zernicka-Goetz教授说。研究人员使用自己开发的技术密切跟踪了人类胚胎发育。他们发现，囊胚“着床”之后立刻发生细胞重组并形成空腔。这种空腔是着床后人类胚胎的基本结构，也是胚胎进一步发育的基础。

过去人们普遍认为这种腔是细胞凋亡形成的。但这项研究表明，人类胚胎形成空腔并不需要细胞死亡。“这一过程与我们在小鼠胚胎中观察到的现象类似，虽然小鼠和人类的着床后胚胎在结构上存在显著差异，”Zernicka-Goetz指出。“由此可见，囊胚的细胞重组是一个相当保守的过程。”

前不久Cell杂志发表的一项研究显示，早在胚胎只有四个细胞的时候，这些细胞就已经各不相同了。剑桥大学和EMBL-EBI的研究人员建立了胚胎发育的小鼠模型，用最新测序技术检测单细胞水平上的基因活性。研究显示，四个胚胎细胞之间一些基因活性存在着明显差异。（更多信息请参见：Cell封面文章：生命之初的秘密）

随着生活节奏的加快和社会压力的增大，我国的不孕不育患者已超过了5000万。越来越多的人们开始求助于体外受精技术IVF，也就是我们常说的试管婴儿。Nature Communications杂志发表的一项新技术，能使IVF的胚胎筛选变得像挑水果一样简单。斯坦福大学的研究人员指出，在受精后一小时捏一捏受精卵的硬度就能非常准确预测它的活力，太硬或者太软都不合适。（更多信息请参见：捏捏看，这是不是个好胚胎）

在加拿大出生的Zain Rajani，被称为世界上首例“干细胞婴儿”。他的母亲Natasha因为卵子质量差，一直难以受孕。在干细胞的帮助下，Natasha的卵细胞终于成功受精形成了四个胚胎。“干细胞婴儿”的出生被美国时代杂志等主流媒体视为足以载入史册的事件，预示着IVF治疗不孕症的巨大突破。然而不少研究者并不这么乐观，New Scientist杂志特别撰文对这一成果进行了详细解读。（更多信息请参见：世界上首例“干细胞婴儿”诞生）

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：Shahbazi, MN et al. Self-organisation of the human embryo in the absence of maternal tissues. Nature Cell Biology; 4 May 2016; DOI: 10.1038/ncb3347

Deglincerti, A et al. Self-organization of the in vitro attached human embryo. Nature; 4 May 2016