21天的你長這樣？劍橋博士小姐姐研究「人造胚胎」，2篇Nature到手

白交 2020-07-10 13:56:38 來源：量子位

白交 發(fā)自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

已經(jīng)開始「人造胚胎」了，這可能是21天的你。

△實驗室合成胚胎（18天-21天）的模型，偽彩掃描電子顯微鏡照片

最近，Nature發(fā)表的一篇揭示了「人工合成胚胎」的研究新進展。劍橋大學(xué)遺傳學(xué)系團隊模擬了人體胚胎發(fā)育的「原腸胚形成」過程（18-21天）。

有了這個過程的模擬，可以幫助人們了解孕婦流產(chǎn)、嬰兒早期疾病的原因，比如先天性心臟病。連密歇根大學(xué)教授、「中科大」校友——傅建平教授也為其點贊！

劍橋大學(xué)團隊首次模擬「原腸胚形成」過程

人類胚胎發(fā)育有三個過程，經(jīng)過了受精卵、囊泡之后，就會變成原腸胚。

原腸胚它由三層細胞層構(gòu)成：外胚層(ectoderm)、中胚層(mesoderm)、內(nèi)胚層(endoderm)。

之后，各胚層繼續(xù)伸長，形成前后端，隨后進行分化，變成身體的各種組織部位。

為什么要研究這一個過程呢？這一過程十分關(guān)鍵。因為人類胚胎在第三周會發(fā)生巨大的飛躍，在22天左右就會產(chǎn)生「心跳」，但之前研究者們都未曾深入研究過這一過程。

原因之一在于，很多國家/地區(qū)禁止胚胎受孕后14天以上的研究規(guī)定，禁止胚胎生長。

那么，這個過程的模型模擬有什么用呢？

它可以幫助人們了解孕婦流產(chǎn)、嬰兒早期疾病的原因，比如先天性心臟病、脊髓脊柱裂。

現(xiàn)在，這個團隊做到了。連密歇根大學(xué)教授、「中科大」校友——傅建平教授也為其點贊！

傅建平教授從MIT博士畢業(yè)以后，前往密歇根大學(xué)擔(dān)任機械工程、生物醫(yī)學(xué)工程擔(dān)任教授。

現(xiàn)在，他還是國際干細胞研究學(xué)會（ISSCR）指南工作組成員，在今年，他被評為皇家化學(xué)學(xué)會（RSC）研究員，以及美國醫(yī)學(xué)和生物學(xué)工程學(xué)會（AIMBE）會員。

利用胚胎干細胞，建立早期胚胎3D模型

那他們是如何做到的？

簡單來說，就是用胚胎干細胞，培養(yǎng)出人類胚胎的3D模型。

這項研究從一個大約300-500個細胞菌落開始，由懸浮培養(yǎng)的人類胚胎干細胞組成，用一種叫做Chiron化學(xué)物質(zhì)來加速他們的發(fā)育。

光是尋找合適的條件，尤其是尋找這一Chiron化學(xué)物質(zhì)，這個研究團隊就花費了兩年時間。

隨后，研究人員將細胞分離，分別將其放入培養(yǎng)皿中，隨后就等待其發(fā)育。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有將近60%的細胞都在進行「原腸胚形成」過程，形成了3D「類原腸胚」結(jié)構(gòu)，細胞分化形成三胚層的衍生物中，類原腸胚拉長，產(chǎn)生前后端。

△培養(yǎng)24小時、48小時和72小時的人類類原腸胚，藍色標(biāo)記為DNA，紅色為神經(jīng)細胞，綠色為中胚層細胞

不過這個「類原腸胚」最終只存活了4天就自行崩潰了。

通過觀察關(guān)鍵的基因表達變化，發(fā)現(xiàn)這個只有3天年紀(jì)的類原腸胚可以模擬出21天大的人類胚胎的一些關(guān)鍵特征。

這就是他們制作出來的3天大的類原腸胚，已經(jīng)有了明顯的「前后端」，可以模擬出大概21天大的人類胚胎的一些關(guān)鍵特征。

△綠色為后段，模擬胚胎尾端，紫色是前段，相當(dāng)于發(fā)育中的心臟細胞，灰色標(biāo)記DNA

而在此前他們就曾有過研究，發(fā)現(xiàn)小鼠胚胎干細胞產(chǎn)生表現(xiàn)出類似能力的類胚胎結(jié)構(gòu)。

在某些條件下，小鼠胚胎干細胞能夠組裝成3D聚集體，這種3D聚集體在體外培養(yǎng)時持續(xù)伸長，形成前后軸。

這些被稱為“類原腸胚”的實體顯示出胚胎發(fā)育早期階段的不同特征。

現(xiàn)在，他們進一步的模擬了這一過程。

連著兩篇Nature都是同類的研究，這告訴我們，不管是搞科研，還是其他事，都要有始有終。

博士小姐姐的兩篇Nature

還是一樣的團隊，一樣的Nature，還是那個博士小姐姐——Naomi Moris。

只不過上次是「二作」，這次是妥妥的「一作」。

她曾在「帝國理工學(xué)院」學(xué)習(xí)生物科學(xué)。求學(xué)期間，發(fā)現(xiàn)自己對發(fā)育生物學(xué)和表觀遺傳學(xué)很感興趣。

在英國倫敦癌癥研究中心研究了一段時間后，前往「劍橋大學(xué)」遺傳學(xué)系攻讀博士。

現(xiàn)在，人工合成胚胎的研究已經(jīng)開始了，是應(yīng)該禁止，還是任其發(fā)展？

造出來的胚胎應(yīng)該立刻銷毀，還是任其發(fā)育？

有的網(wǎng)友說：這不就是「人造人」了嗎？違背了倫理與道德。

但也有網(wǎng)友說：科學(xué)應(yīng)該前進，這對醫(yī)學(xué)、遺傳學(xué)研究等方面都有幫助。

你覺得呢？

論文地址：

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2383-9

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0578-0