本周在波士顿举行的国际干细胞研究学会年会上,科学家们宣布了一项重磅成果:—— 他们用干细胞合成了世界上第一个类似人类胚胎的结构,而不需要卵子和精子。
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尽管胚胎样结构处于人类发育的最早阶段,但它们没有跳动的心脏或大脑。科学家表示,有一天他们可以帮助提高对遗传疾病或流产原因的了解。
第一个实验室合成的胚胎样结构是从单个人类胚胎干细胞中生长出来的,这些干细胞被诱导发育成三个不同的组织层,包括通常会发育成卵黄囊、胎盘和胚胎本身的细胞。
该研究由剑桥大学和加州理工学院联合进行。加州理工学院和剑桥大学生物学和生物工程教授Magdalena ernicka-Goetz教授在国际干细胞研究学会年会全体会议上首次介绍了这项工作。 “我们可以通过重新编程胚胎干细胞来创建类似于人类胚胎的模型,”她在会议上说。
该研究已被知名科学期刊接受,但尚未发表。然而,合成胚胎的临床应用近期前景并不乐观,因为目前法律不允许将这些胚胎植入子宫,而且尚不清楚这些胚胎样结构是否会在最早的发育阶段之后继续成熟。
然而,这项工作也引发了严重的伦理和法律问题,目前实验室胚胎的培养时间不能超过14天。尽管面临巨大的伦理和法律争议,从事这项研究的科学家强调,这项研究的动机是让科学家了解胚胎发育的所谓“黑匣子”时期。
“我只是想强调,它们不是人类胚胎,它们只是胚胎模型,但它们模仿了天然胚胎的一些特征,看起来与人类胚胎非常相似,这让我们感到兴奋。” ernicka-Goetz 说:“这可能是在未来。它告诉我们为什么有些胚胎在发育早期无法存活。”
与体外受精(IVF)产生的人类胚胎不同,目前尚无明确的法规管理人类胚胎干细胞衍生模型。生物伦理学家仍在争论人类胚胎样结构的培养是否可以超过胚胎研究的14 天限制。
弗朗西斯·克里克研究所副研究主任詹姆斯·布里斯科在一份声明中表示:“迫切需要制定法规,为人类胚胎干细胞衍生模型的创建和使用提供框架。”
一位研究灵长类发育的科学家告诉第一财经记者:“我认为体外培养出来的所谓类胚胎结构和人类胚胎的着床时间是有区别的。”他补充道,即使是妊娠仅19天的小鼠,其胚胎样结构和真正转化为妊娠期间出生的生物个体的能力也是完全不同的。
Zernicka-Goetz 的团队此前曾描述过用小鼠干细胞合成模型胚胎样结构,经过大约八天的发育,这些“胚状体”显示出正在发育的大脑、心脏和肠道的雏形。从那时起,科学家们就利用这种合成技术在灵长类动物和人类身上开发类似胚胎的结构。
今年四月,中国研究人员利用猴子干细胞创造了合成胚胎。但已发表的对小鼠和猴子干细胞合成的胚胎样结构的动物研究表明,即使科学家试图将它们植入动物子宫中,它们也无法继续发育。例如,由猴子干细胞合成的胚胎样结构被植入成年猴子的子宫中。尽管有些猴子表现出了怀孕的最初迹象,例如母猴开始分泌黄体酮,并且形成了早期胚胎,但没有一个继续发育超过几天。这些胚胎样结构在一周后消失。
科学家表示,目前尚不清楚阻碍它们进一步发展的障碍是否仅仅是技术上的,还是有更根本的生物学原因。
英国曼彻斯特大学孕产妇和胎儿健康高级研究员罗杰·斯特米(Roger Sturmey)在一份声明中表示:“我们可以说这些‘合成胚胎’与囊胚有许多共同特征,但重要的是要认识到‘合成胚胎’是如何关于正常卵子和精子结合形成的胚胎之间的异同,还有很多工作要做。”