科學(xué)家利用干細(xì)胞首次開發(fā)出“人工小鼠胚胎”
中國微生物菌種查詢網(wǎng) / 2017-03-06 08:08:21
近日，來自劍橋大學(xué)的科學(xué)家利用兩種類型的干細(xì)胞以及3D支架，成功在培養(yǎng)基中制造出了一種類似小鼠胚胎的結(jié)構(gòu)，理解胚胎發(fā)育的早期階段一直是科學(xué)家們非常感興趣的領(lǐng)域，因?yàn)槠淠軌驇椭忉尀楹斡谐^三分之二的人類妊娠會(huì)發(fā)生失敗。
一旦哺乳動(dòng)物的卵細(xì)胞同精子結(jié)合受精，其就會(huì)進(jìn)行多次分裂產(chǎn)生一種小型的漂浮狀態(tài)的干細(xì)胞，這種特殊的干細(xì)胞最終就會(huì)制造出人類完整的機(jī)體結(jié)構(gòu)；胚胎內(nèi)部的胚胎干細(xì)胞（ESCs）簇會(huì)向胚泡的階段發(fā)展，胚泡中的其它兩類名為胚外滋養(yǎng)層干細(xì)胞（TSCs）則會(huì)形成未來的胎盤結(jié)構(gòu)，原始內(nèi)胚層的干細(xì)胞會(huì)形成所謂的卵黃囊，從而確保胎兒的器官能夠正常發(fā)育，并且為胎兒發(fā)育提供營養(yǎng)。
此前研究人員僅利用胚胎干細(xì)胞來嘗試制造出胚胎樣結(jié)構(gòu)只取得了有限的成功，這是因?yàn)樵缙诘呐咛グl(fā)育需要不同類型的細(xì)胞之間互相協(xié)調(diào)完成；然而在本文研究中，研究人員利用遺傳修飾化的小鼠ESCs和TSCs，結(jié)合名為細(xì)胞外基質(zhì)的3D結(jié)構(gòu)支架，開發(fā)出了一種能夠進(jìn)行自我組裝的結(jié)構(gòu)，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)的發(fā)育以及架構(gòu)非常類似于自然胚胎的狀態(tài)。研究者M(jìn)agdalenaZernicka-Goetz教授說道，胚胎和胚外細(xì)胞會(huì)開始彼此交流，并且組裝成為和胚胎非常相似的結(jié)構(gòu)，在研究中我們發(fā)現(xiàn)兩種類型的干細(xì)胞之間存在明顯的交流，從某種意義上來講，這些細(xì)胞能夠告訴彼此胚胎能夠開始發(fā)育的地方。
不同類型的干細(xì)胞之間的相互作用對(duì)于胚胎發(fā)育非常重要，但需要指出的是，本文研究中研究者發(fā)現(xiàn)兩類干細(xì)胞（ESCs和TSCs）可以真正地互相引導(dǎo)，如果沒有這種伙伴關(guān)系，胚胎形狀的正確發(fā)育、形成以及關(guān)鍵生物學(xué)機(jī)制的活性或許就不會(huì)適當(dāng)?shù)匕l(fā)生。將這種“人工胚胎”比喻為一種正常發(fā)育的胚胎結(jié)構(gòu)，研究者就能夠發(fā)現(xiàn)這種“人工胚胎”的發(fā)育遵循著正常的模式來進(jìn)行自我組裝。
研究者表示，當(dāng)這種人工胚胎同真實(shí)的事物非常相似時(shí)，其或許并不能夠進(jìn)一步發(fā)育成為健康的胎兒，如果想要繼續(xù)發(fā)育的話，其或許就需要第三種形式的干細(xì)胞，即能夠提供卵黃囊發(fā)育的干細(xì)胞。Zernicka-Goetz說道，他們所開發(fā)的技術(shù)能夠促進(jìn)胚泡在體外植入階段進(jìn)行發(fā)育，從而就能夠幫助研究人員首次對(duì)受精后13天的人類胚胎發(fā)育的關(guān)鍵階段進(jìn)行分析，而且這種最新的發(fā)育階段能夠幫助克服人類胚胎研究的主要屏障，即胚胎的短缺，當(dāng)前研究人員主要是通過人工受精門診所提供的卵細(xì)胞受精后的胚胎進(jìn)行研究。
研究者表示，利用這種新型技術(shù)，對(duì)人類胚胎和胚外干細(xì)胞進(jìn)行研究或許就能夠在模擬胚胎發(fā)育的關(guān)鍵事件，而這或許也能夠幫助他們?cè)诓粚?duì)胚胎進(jìn)行研究的情況下來研究胚胎發(fā)育關(guān)鍵階段的重要事件。理解胚胎正常發(fā)育的過程對(duì)于闡明為何胚胎發(fā)育失敗或許具有一定的指導(dǎo)意義。
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