综述:干细胞来源的人类胚胎模型:当前认知与开放性问题

【字体: 时间:2025年08月30日 来源:Stem Cell Research & Therapy 7.3

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  这篇综述系统阐述了干细胞来源的人类胚胎模型(hPSC-based embryo models)研究进展,重点对比了非整合模型(如MP colony、PASE)与整合模型(如blastoid、SEM)在模拟胚胎发育(embryogenesis)各阶段的应用潜力,探讨了其在疾病建模、药物筛选、辅助生殖技术(ART)优化等转化医学领域的价值,并提出了标准化与伦理规范等开放性问题。

  

引言

人类早期胚胎发育的研究长期受限于伦理争议、组织稀缺性和物种差异。近年来,人类多能干细胞(hPSCs)技术的突破催生了多种胚胎模型,这些模型通过模拟植入前(如囊胚期)和植入后(如原肠胚形成)发育阶段,为揭示人类特有的发育机制提供了新工具。

非整合干细胞来源的人类胚胎模型

非整合模型专注于模拟特定发育事件。例如:

  • MP colony:通过BMP4诱导hESCs在二维微图案上形成放射状三胚层结构,但缺乏三维形态和羊膜腔。

  • PASE:三维模型中羊膜腔的开放与羊膜分离过程可模拟植入后事件,并用于研究原始生殖细胞(hPGCLCs)分化和基底膜(BM)动态。

  • 神经元类原肠胚:通过WNT激活剂Chiron诱导,可模拟神经管发育,揭示神经系统早期模式化机制。

整合干细胞来源的人类胚胎模型

整合模型旨在复现完整胚胎结构,代表性进展包括:

  • 类囊胚(blastoid):通过重编程或na?ve hPSCs自组装形成,包含上胚层、下胚层和滋养层样细胞,但植入后发育潜力有限。

  • E-assembloid:结合信号巢细胞(SNCs)促进自组织,可形成双层胚盘和卵黄囊结构。

  • peri-gastruloid:当前最复杂模型,展示三胚层分化、神经管形成和早期器官发生特征。

转化应用与挑战

疾病建模:MP colony已用于亨廷顿病(CAG重复异常)的胚胎期表型研究;神经元模型可解析神经管缺陷机制。

药物开发:PASE证实布洛芬比扑热息痛更具胚胎毒性,类原肠胚可筛选抗癫痫药物不良反应。

辅助生殖:类囊胚有助于优化IVF培养条件,子宫内膜类器官共培养可模拟植入过程。

现存局限包括模型保真度不足(如滋养层功能缺陷)、批次差异大,且需建立跨实验室标准化评估体系。未来需在提升复杂度的同时,遵循"最小挑战性模型"的伦理原则,推动基础研究与临床转化的平衡发展。

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