“首个人类胚胎完整模型”！今日两篇《自然》报道重大进展

▎药明康德内容团队编辑

今日，两篇在线发表于《自然》杂志的论文引来了广泛关注：来自美国和澳大利亚的两支团队在干细胞领域取得突破，成功在体外诱导分化出了类似人类胚胎早期的结构，对于理解人类早期胚胎发育有着重要意义。《自然》同期的官方解读，更是在新闻标题上称其为“首个人类胚胎完整模型”，其重要性可见一斑。

依照《自然》的介绍，在哺乳动物里，一个受精卵会经历一系列分裂，形成名为囊胚（blastocyst）的结构，并在子宫里着床，进行后续发育，最终形成胚胎和胎盘等结构。先前科学家们开发的人类胚胎发育模型，只能模拟囊胚着床后的状态，并不完整。随着这两项研究的出炉，我们才得以窥见先前无法了解的发育阶段。

▲两支团队使用了不同的方法（图片来源：参考资料[1]）

第一项研究来自德克萨斯大学西南医学中心（UT Southwestern）吴军教授和Gary Hon教授的合作。研究人员们从人类胚胎干细胞或是诱导多能干细胞出发，有效建立了一套细胞培育体系，能在体外成功产生类似囊胚的结构——无论是形态、大小、细胞数量，以及不同细胞的组成和分布，都与真实的人类囊胚类似。

第二项研究的通讯作者是莫纳什大学（Monash University）的Jose Polo教授。他们使用了不同的方法，从成人的皮肤细胞出发，进行重编程，最终形成人类的囊胚模型。这类模型具有类似的三维结构，且其中细胞的基因表达模式类似于真实囊胚中不同层的细胞。

▲类似人类囊胚的结构，蓝色为细胞核，红色为细胞膜，绿色为细胞连接（图片来源：COURTESY JUN WU LAB，UT SOUTHWESTERN）

尽管两支团队使用的方法不同，他们均发现在培育诱导的6-8天后，能出现类似囊胚的结构，且成功率大约在20%左右。后续的研究也表明，这类结构是非常具有潜力的体外模型，能让我们了解囊胚在着床之前，以及刚着床时所经历的发育事件。考虑到获取真实人类胚胎所存在的伦理问题，这些诱导产生的体外模型无论对于理解流产和新生儿缺陷，还是改良辅助生殖技术，都有重要意义和价值。

▲采用不同的细胞染色方法看到的三维囊胚模型（图片来源：参考资料[5]；Credit：Monash University）

“着床期前后的人类早期发育阶段，是理解发育缺陷和流产的关键，”吴军教授说道，“但这一阶段很大程度上还是个'黑箱子’。”

“本研究的成果让科学家能够研究人类发育的极早期，了解不育、先天性疾病的一些原因，以及毒素和病毒对早期胚胎的影响，” Polo教授介绍道，“这不会用到真的人类囊胚，能以前所未有的规模加快我们的理解速度，开发新的疗法。”

我们再次祝贺这两支科研团队，也期待这一发现能够早日带来更多关于人类胚胎早期发育的洞见，造福人类！

参考资料：

[1] First complete model of the human embryo, Retrieved March 17, 2021, from https://www.nature.com/articles/d41586-021-00581-3

[2] Yu, L., Wei, Y., Duan, J. et al. Blastocyst-like structures generated from human pluripotent stem cells. Nature (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03356-y

[3] Liu, X., Tan, J.P., Schröder, J. et al. Modelling human blastocysts by reprogramming fibroblasts into iBlastoids. Nature (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03372-y

[4] Human Blastocyst-Like Structures Made in the Lab, March 17, 2021, from https://www.the-scientist.com/news-opinion/human-blastocyst-like-structures-made-in-the-lab-68552

[5] Scientists create model of an early human embryo from skin cells, March 17, 2021, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-03/mu-scm031121.php