受孕后两到三周，胚胎面临着发育的关键点。在原肠胚形成阶段，胚胎细胞开始转变为特化细胞。这引发了细胞多样性的爆炸，其中胚胎细胞后来成为未来血液、组织、肌肉和更多类型细胞的前体，并且原始的身体轴开始形成。在人类特定背景下研究这一过程给生物学家带来了重大挑战，但新研究为了解人类发展的这一时间点提供了前所未有的窗口。
应对这些挑战的最新策略是使用干细胞技术模拟胚胎发育，全球研究小组提出了许多有价值的方法。但胚胎并不是孤立生长的，而且大多数以前的发育模型都缺乏胚胎生长的关键支持组织。一个包含胚胎和胚胎外成分的突破性模型将使研究人员能够研究这两个部分如何在原肠胚形成阶段相互作用——提供对发生的分子和细胞过程的独特观察，并为为什么怀孕可能失败以及怀孕提供潜在的新见解。先天性疾病的起源。该团队包括Berna Sozen 博士和Zachary Smith 博士两位耶鲁大学医学院 (YSM) 遗传学助理教授于 6 月 27 日在《自然》杂志上发表了其研究结果。
“这项工作极其重要，因为它提供了一种了解人类生长最早阶段的伦理方法，” YSM 遗传学教授、国际干细胞研究学会候任Valentina Greco 博士说道。 ISSCR)，他没有参与这项研究。“这种干细胞模型提供了一个很好的替代方案，可以让我们开始了解通常隐藏在母亲体内的我们自身早期发育的各个方面。”
“Sozen 和 Smith 团队在开发体外模型来研究人类发育的最早阶段方面取得了里程碑式的进展，这些模型虽然不可行，但对于了解健康和疾病非常重要，”尤金·希金斯细胞生物学教授、主任 Haifan Lin 博士说道。耶鲁大学干细胞中心院长兼 ISSCR 。“我赞扬他们的杰出成就以及他们通过限制模型进一步发展的能力而对道德问题的敏感性”
伦理问题是深刻的，包括这些模型是否有潜力发展成人类。该研究的首席研究员 Sozen 强调，事实并非如此。发表的论文表明，该模型缺乏胚胎植入子宫所需的滋养外胚层细胞。索森说，这个模型还代表了超出胚胎植入时间范围的发育阶段。“重要的是要关注这样一个事实，即我们的模型无法进一步生长或植入，因此不被视为人类胚胎，”她说。但作为一种模仿和研究自然发育各个方面的还原论策略，它的潜力是巨大的，特别是在通用准则严重限制科学家研究实际胚胎的能力的情况下。
所有胚胎都有两个组成部分——胚胎和胚胎外。我们现在成人体内的组织是从胚胎成分中生长出来的。胚胎外成分包括提供营养和其他支持的组织，例如胎盘和卵黄囊。以前的大多数原肠胚发育阶段的胚胎模型都是仅包含胚胎成分的单组织模型。
在这项新研究中，耶鲁大学领导的团队在实验室中体外培育胚胎干细胞，以生成新模型。他们将这些细胞转移到 3D 培养系统中，并将它们暴露在刺激细胞自发自组织和分化的条件下。这些细胞分化成两个谱系——胚胎前体细胞和胚胎外前体细胞。该模型中的胚胎外细胞是卵黄囊的前体。研究人员在培养物中培养这些细胞谱系大约一周，并分析它们在发育过程中如何相互引导。“我们开始研究非常机械的细节，例如它们相互发出什么信号以及特定基因如何相互影响，”索森说。“这在之前的文献中是有限的。”
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