研究人员从猴子胚胎干细胞中创造出类胚胎结构
由于围绕使用胚胎进行研究的伦理问题以及研究材料的可用性有限，人类胚胎发育和早期器官形成在很大程度上仍未得到探索。然而，最近在 4 月 6 日发表在《细胞干细胞》杂志上的一篇论文中，来自中国的一组研究人员首次报告了从猴胚胎干细胞中产生类胚胎结构的情况。这项研究是一个重要的里程碑，因为它提供了一种新的途径来研究胚胎发育和早期器官形成。这些胚胎样结构被成功地转移到雌性猴子的子宫中，并确定这些结构能够植入并引发类似于怀孕的激素反应，这表明它们可能具有潜在的生殖医学应用。“人类胚胎发生和器官发生的分子机制在很大程度上尚不清楚，”中国科学院上海分院CAS的共同通讯作者刘真说。 “由于猴子在进化上与人类密切相关，我们希望对这些模型的研究将加深我们对人类胚胎发育的理解，包括揭示早期流产的一些原因。”“这项研究创造了一种可以无限期诱导和培养的类胚胎系统，”共同通讯作者、中国科学院的孙强说。 “它为后续探索灵长类胚胎和生殖医学健康提供了新的工具和视角。”研究人员从猕猴胚胎干细胞开始，他们在细胞培养中将其暴露于多种生长因子。这些因素首次使用非人类灵长类动物细胞诱导干细胞形成胚胎样结构。当在显微镜下研究时，发现胚胎样结构，也称为母细胞，具有与天然胚泡相似的形态。随着它们在体外的进一步发育，它们形成了看起来像羊膜和卵黄囊的结构。胚细胞也开始形成最终构成身体三个胚层的细胞类型。单细胞RNA测序表明，在这些结构中发现的不同类型的细胞与在天然胚泡或植入后胚胎中发现的细胞具有相似的基因表达模式。然后将胚细胞转移到8只雌性猴子的子宫中；在 8 个中的 3 个中，植入了结构。这种植入导致孕激素和绒毛膜促性腺激素的释放，这些激素通常与怀孕有关。胚细胞还形成了早期妊娠囊，这是一种在妊娠早期发育的充满液体的结构，用于包裹胚胎和羊水。然而，它们并没有形成胎儿，并且这些结构在大约一周后消失了。在未来的工作中，研究人员计划专注于进一步开发从猴细胞中培养胚胎样结构的系统。 “这将为我们未来的研究提供一个有用的模型，”清华大学的共同通讯作者周帆说。 “猴母细胞的进一步应用有助于剖析灵长类动物胚胎发育的分子机制。研究人员承认围绕此类研究的伦理问题，但强调这些胚胎样结构与天然胚泡之间仍然存在许多差异。重要的是，胚胎样结构没有完全的发育潜力。他们指出，要推动这一领域的发展，科学界和公众之间的讨论很重要。人类干细胞衍生的母细胞显示出与正常囊胚相似的形态和细胞谱系。然而，调查其发展潜力的能力是有限的。在这里，我们使用原始胚胎干细胞构建了在形态学和转录组学上类似于囊胚的食蟹猴母细胞。这些母细胞通过长时间的体外培养 (IVC) 发育成具有卵黄囊、绒毛膜腔、羊膜腔、原条和沿头尾轴连接柄结构的胚盘。通过单细胞转录组学或免疫染色观察下腔静脉食蟹猴母细胞中的原始生殖细胞、原肠胚形成细胞、内脏内胚层/卵黄囊内胚层、三个胚层和造血内皮祖细胞。此外，将食蟹猴母细胞转移到代孕妈妈身上可以实现怀孕，这可以通过孕激素水平和早孕囊的存在来证明。我们的结果揭示了猕猴母细胞体外原肠胚形成和体内早孕的能力，提供了一个有用的系统来剖析灵长类动物胚胎发育，而没有人类胚胎研究中的伦理问题和获取挑战。Reference: