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美國科學家開發了一種“類原腸胚”的新方法，其培養生成的類胚胎模型還前所未有地包括一個重要組織——卵黃囊。相關研究近日發表于《細胞》。
原腸胚發育是胚胎從空心球體重組為多層結構的過程，被認為是人類發育的“黑匣子”。出于生物倫理的考慮，人類胚胎模型的培養時間通常不會超過14天，而原腸胚形成發生在受精后17至21天之間。此外，目前模擬原腸胚形成的干細胞模型還無法包括產生卵黃囊和胎盤的所必需的胚外組織。
“雖然人類原腸胚形成和早期器官模型，是從引發的人類多能干細胞中開發出來的，但它們缺乏在胚胎模式和形態形成中發揮重要作用的胚外細胞。”論文通訊作者、得克薩斯大學西南醫學中心的干細胞生物學家吳俊（音譯）說，胚胎和胚外組織的存在使研究人員能夠研究胚胎發育過程中上胚層、羊膜和卵黃囊之間的相互作用——這是人類以前無法實現的。
研究人員使用擴展潛能干細胞，而不是更常用的原始多能干細胞。這些擴展潛能干細胞以前曾被證明能在小鼠體內分化成胚胎和胚外組織。通過向人類EPSCs添加適當的生長因子，它們分化成了上述兩種類型的組織。然后，這些EPSCs自我組織形成與人類早期胚胎相似的結構，研究人員稱其為“類原腸胚”。
胚外組織會釋放出指導胚胎發育的化學信號，這使得這些胚胎周圍胚胎能夠模仿胚胎發育黑箱期的幾個重要過程。類原腸胚周圍發育出胚胎生活的羊膜腔和為胚胎提供血液供應的卵黃囊腔。周圍細胞還顯示出器官形成的早期跡象，如標志著中樞神經系統發育開端的神經形成。
該方法高效且可重復，在小規模的試驗中能夠生成數百個類原腸胚細胞。“這個模型的強大之處在于，它能夠利用人體擴展潛能干細胞的非凡自組織能力，將外部干預降到最低。”吳俊說。
研究者指出，由于排除了囊胚滋養層細胞，這些類胚胎不能長期在體外存活，因此倫理問題也得到了相應的緩解。該項目遵循國際干細胞研究準則，并獲得了得克薩斯大學西南醫學研究中心干細胞監督委員會的批準。
相關論文信息：
http://doi.org/10.1016/j.cell.2023.07.018
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