科学家们用皮肤细胞创造出早期人类胚胎模型

澳大利亚莫纳什大学领导的一个科学家小组用皮肤细胞创造了一个人类胚胎模型，这一发现将彻底改变对早期流产、不孕症和早期人类发育的研究。Jose Polo教授和他的团队成功地将成纤维细胞重新编程成一个在形态和分子上与人类胚泡相似的三维细胞结构。这些卵泡可以在实验室中用于模拟早期人类发育。

　　

 

澳大利亚领导的国际研究小组利用皮肤细胞制造出第一个早期人类胚胎模型

一个由澳大利亚墨尔本莫纳什大学领导的国际科学家团队用皮肤细胞生成了一个人类胚胎模型，这一发现将彻底改变对早期流产、不孕症和早期人类发展的研究。

由Jose Polo教授领导的研究小组成功地将这些成纤维细胞或皮肤细胞重新编程成一个在形态和分子上与人类胚泡相似的三维细胞结构。这些被称为卵泡，可以用来在实验室中模拟早期人类胚胎的生物学。

今天公布的这项研究(TBC)在自然界中,由波罗教授领导,从澳大利亚莫纳什大学的生物医学研究所发现,再生医学研究所,并包括第一作者贾小东(Ethan)刘博士和博士研究生,以及澳大利亚合作者珍妮弗·泽克博士的团体,从莫纳什大学和瑞恩·李斯特教授从西澳大利亚大学和国际合作,新加坡杜克国立大学副教授欧文·拉克姆和美国加州大学洛杉矶分校教授阿曼德·克拉克。

这一成果对未来人类早期发育和不孕的研究是一个重大突破。迄今为止，研究这些最初的日子的唯一方法是利用从体外受精过程中获得的难以获得且稀缺的胚泡。

“iBlastoids将允许科学家研究人类发展的早期步骤和一些不孕的原因,先天性疾病和毒素和病毒的影响——不使用人类早期胚胎囊胚,重要的是,以前所未有的规模,加速我们的理解和新疗法的发展,“波罗教授说。

马球实验室成功地生成iBlastoids使用一种称为“核重编程”的技术允许他们改变人类皮肤细胞的细胞的身份,当放置在一个3 d“果冻”脚手架被称为一个细胞外基质——组织为它们命名iBlastoids blastocyst-like结构。

拟母细胞模拟人类囊胚的整体遗传和结构，包括由表母细胞样细胞组成的内细胞团状结构，由外层营养外胚层样细胞包围，以及类似囊胚腔的空腔。

在人类胚胎中，外胚层继续发育成正常的胚胎，而滋养外胚层变成胎盘。然而，“拟卵泡与胚泡并不完全相同。例如，早期的囊胚被包裹在透明带内，透明带是一种来自卵子的膜，在受精过程中与精子相互作用，然后消失。由于卵泡细胞来自成纤维细胞，它们不具有透明带。

《自然》杂志那篇论文的第一作者、马球实验室的博士后研究员刘晓东(Ethan Liu)博士说:“只有当所有的数据都指向同一个地方时，我们才会相信我们有了这样的发现。”

合著第一作者、马球实验室博士生贾平谭补充说:“我们真的很惊讶，皮肤细胞可以被重新编程成类似于胚泡的3D细胞结构。”

该研究发表国际干细胞研究学会即将发布指导方针造型研究人类胚胎体外后2017年和2018年报告的生成鼠标“海蕾类”体外由英国和荷兰的科学家以及进步人类干细胞的生成,复制方面的早期胚胎发育。这些指导方针预计将在今年年初出台。

目前尚不清楚新的指导方针是否会参考今天发表在《自然》杂志上的研究，该研究首次建立了一个完整的干细胞模型，密切模仿早期人类胚胎的关键命运和时空决定。然而,在去年二月在干细胞的报道发表的一篇论文(2020),社会指出:“如果这样的模型可以开发早期人类胚胎,他们会有很大的潜在好处对于理解早期人类发展,生物医学,和减少使用动物和人类胚胎的研究。然而，这一行的道德操守的准则目前并没有明确的规定。”

虽然没有立法先例对胚泡的工作与人类结合干细胞模型,如iBlastoids,所有实验都莫纳什大学人类伦理批准按照澳大利亚法律与国际准则引用“原条规则”,指出人类囊胚不能培养超出原条的发展,一个瞬态结构,出现在胚胎发育的第14天。

根据这些立法建议，虽然卵泡不同于囊胚，但Polo实验室在体外培养第11天后没有培养卵泡，并密切监测原始条纹相关基因的出现。

不孕和流产可能是由于早期人类胚胎未能植入或植入时未能进展而引起的。这发生在怀孕后的前两周，当妇女甚至不知道他们怀孕了。这些“无声的”流产很可能代表了流产总数的很大一部分，根据波罗教授的说法，卵泡细胞的产生提供了一个模型系统，将使我们能够深入了解怀孕的早期阶段。

莫纳什大学医学院研究副院长罗斯·科普尔教授指出，这一发现将有助于改进体外受精的方法、胚胎基因治疗的方案和更好、更有信息的新药筛选方法的发展。

他说:“有了进一步的研究和适当的资源，这一发现可能会为澳大利亚和国际开放全新的产业。”

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本文的DOI号为10.1038/s41586-021-03372-y。一旦论文在网上发表，可以通过以下网址获取:https://dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03372-y。这个链接会在禁运结束后上线。