干细胞研究提供了研究早期发育和妊娠的新方法

洛杉矶-(2019年10月17日)尽管从学校毕业，第一份工作和结婚可能是生活中的重要事件，但一些最重要的事件发生得更早：在精子使卵子受精后的头几天细胞开始分裂。

前100个细胞(统称为胚泡)的组织方式对怀孕是否成功，器官如何形成以及甚至对以后的疾病(例如老年痴呆症)具有深远的影响。但是，到目前为止，科学家还没有很好的方法来模拟胚泡的形成方式。

索尔克研究所(Salk Institute)和德克萨斯大学西南医学中心的研究人员首次从单个培养的细胞中产生了小鼠胚泡状结构，即“胚泡”，从而避免了对天然胚胎的需求。正如他们于2019年10月17日在《细胞》杂志上报道的那样，这些培养的​​类胚细胞具有与天然胚泡相同的结构，甚至可以植入子宫中-可以帮助推进研究开发并告知有关怀孕，不育或后代生命中的健康问题。

“这些研究将帮助我们更好地理解生命的开始;单个细胞在生命的早期可以产生数百万个细胞，以及它们如何在空间和时间中组装以形成完整的生物体。重要的是，这项工作避免了使用天然胚胎，并且具有可扩展性。” Salk基因表达实验室教授Juan Carlos Izpisua Belmonte说道。

天然胚泡一旦植入子宫内就可以变成胚胎，但事实证明这很难研究。问题在于，动物模型(例如小鼠)只能产生少量的这些结构，而科学家们无法轻易地测试营养不良或接触毒素或各种遗传突变对发育的影响，其水平足以进行研究。

UT Southwestern的助理教授Jun Wu说：“我们对这项工作将能够对早期发育缺陷进行重要的研究感到乐观。”

Salk和UT Southwestern小组使用胚胎(更重要的是成年小鼠)细胞开发了胚泡。将成年细胞放入化学溶液中，促使它们转变为诱导性多能干细胞，即iPSC，它可以转变为体内几乎任何类型的组织。

为了鼓励iPS细胞形成胚泡，研究人员将它们分成小群，放在特殊的培养基中，在那里它们很快彼此形成连接。这正是研究人员希望看到的-细胞开始形成类似于受精卵成为胚泡之前的发育阶段的结构。

随着时间的流逝，连接的单元开始形成带有内层和外层的球。面对内向积累的蛋白质的细胞使它们与外部细胞不同。面向外的细胞也开始激活一种称为YAP的蛋白质，该蛋白质进入细胞核，并开始诱导蛋白质表达以构建最终可能成为胎盘的过程。

该研究的第一作者，Izpisua Belmonte实验室的博士后研究员Ronghui Li说：“类胚细胞的形成模仿了自然的发育过程。”

胚泡包含在自然胚泡中发现的相同的三种原始细胞类型(成年生物的所有细胞都来自原始细胞)。它们的大小也与天然胚泡相似，并显示相似的基因特征。进一步的实验表明，胚泡可以进一步发育成类似于早期植入后胚胎的结构。

该研究的第一作者，Izpisua Belmonte实验室的博士后研究员钟翠清说：“我认为这种资源对于研究哺乳动物的早期发育将非常有用。”

研究小组接下来计划使用基因编辑工具来了解胚泡的遗传变化如何影响三种不同的细胞类型。胚泡还提供了一种用于测试未来疗法的药物和化学药品的新模型。

胚泡还不能发育成功能性胚胎。相反，细胞会长成混乱的组织。但是科学家认为，胚泡可能会揭示胚胎发育后期的细节。

Belmonte补充说：“随着进一步的优化，这项技术可能会导致功能完整的类胚产生，这些类胚能够发育到形成不同器官原基的阶段，从而成为类器官的种子，可以用作器官移植的宝贵来源。” 。

“著名物理学家理查德·费曼曾经说过：'我无法创造的东西，我不理解。'从受精卵开始的生活仍然是一个谜，我们的类胚细胞方法将帮助研究人员获得对该过程的新颖见解。”吴说。

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