·這項研究為研究人類胚胎發育提供了一個非常好的體外模型，因為這類研究不需要利用胚胎，而是用干細胞制備的，而干細胞現在完全可以從體細胞通過重編程方法獲得。

·研究哺乳動物胚胎發育是非常難的，胚胎都是在母親子宮里面發育，本身很多東西不清楚，所以體外實現會更難。

2022年8月25日，英國劍橋大學Magdalena Zernicka-Goetz 研究組在《自然》（Nature）雜志上以Accelerated Article Preview形式發表了文章《合成胚胎完成原腸發育到神經形成和器官形成》（Synthetic embryos complete gastrulation to neurulation and organogenesis）。

這項研究描述了生成一種干細胞來源的合成小鼠胚胎。這一胚胎模型復制了自然小鼠胚胎從受精到第8.5天的各個發育階段，包括清晰腦區域、一個神經管以及一個搏動的心臟樣結構的形成。此外，該模型能夠復制自然小鼠胚胎中觀察到的基因敲除結果。

這一發現提出了一種可能，可使用此類模型理解調控發育早期階段的因素，而無需使用實驗動物。

胚胎干細胞能夠在實驗室形成胚胎樣結構。但是這些模型無法全然模擬發育的所有階段，例如，它們無法完全概括一個稱為神經胚形成（neurulation）的過程（即神經管的形成，它最終會分化為腦和脊髓）。

Magdalena Zernicka-Goetz和同事在實驗室里裝配了干細胞來源的小鼠胚胎，組合使用了胚胎干細胞、滋養層干細胞和誘導胚外內胚層干細胞，所有細胞皆來自小鼠。結果產生的ETiX胚狀體（ETiX-embryoid）模型能夠發育到神經胚形成之后，即相當于自然小鼠胚胎至受精后8.5天，并形成了所有腦區域、一個神經管、一個搏動的心臟和一個腸管。作者提到，模型能夠通過自組織干細胞類型實現此結果，無需外部信號調節。在進一步實驗中，作者成功展示了敲除Pax6基因（參與眼部和其他感覺器官的發育）的胚狀體模型，導致的效果和自然Pax6敲除的小鼠胚胎相似。

Zernicka-Goetz和同事總結說，ETiX-embryoids提供了一個有用的生理學胚胎發育模型，為研究發育和疾病機制提供了新機會。Zernicka-Goetz說道：“我們的小鼠胚胎模型不僅成功發育出大腦，還發育出了跳動的心臟，這些都是組成身體的重要成分。我沒想到我們終于走到了這一步，這是一個難以置信的進步，也是我們團隊十年的努力終于夢想成真。”

澎湃新聞記者聯系到高紹榮教授，同濟大學生命科學與技術學院院長、教育部“細胞干性與命運編輯”前沿科學中心主任，高紹榮對這項被視為“巨大進步”的研究成果作出解讀。

高紹榮認為，作者通過利用三種干細胞體外構建出類似于著床前的囊胚結構，然后利用她們設計的體外培養系統，可以讓胚胎模擬體內子宮內生長，發育為可以有神經和心跳的胚胎，這項研究為研究人類胚胎發育提供了一個非常好的體外模型，因為這類研究不需要利用胚胎，而是用干細胞制備的，而干細胞現在完全可以從體細胞通過重編程方法獲得。

“當然，人們關注的是這種體外人工合成的胚胎能否最終發育為一個可以存活的動物，現在來看，完全體外環境還比較難，因為正常胚胎發育需要胎盤和母親子宮建立血液循環，從而供應胚胎生長的營養，現在體外還非常難做到。”高紹榮說。

高紹榮認為正因為難，中外的科學家們才更加努力在嘗試，“研究哺乳動物胚胎發育是非常難的，胚胎都是在母親子宮里面發育，本身很多東西不清楚，所以體外實現會更難。當然我們也在努力嘗試利用干細胞人工合成的胚胎進行體內移植，看看胚胎能否在母親子宮里面成長為正常動物，現在也還沒有實現，這個可能是近期研究的熱點。”

“如果體外系統可以的話，很多胚胎早期流產或發育異常就可以在體外重現，就可以搞清楚發生的原因，特別是一些重要的基因突變就可以知道在哪個階段發揮作用。”高紹榮說。

據悉，今年7月15日，高紹榮課題組在《蛋白質和細胞》（Protein & Cell）雜志在線發表題為《來自EPS細胞的膽線胚樣結構可以產生具有四倍體滋養胚層的活小鼠》（Bilineage embryo-like structure from EPS cells can produce live mice with tetraploid trophectoderm）的研究論文。“我們也是用干細胞構建的人工胚胎，但發現這些胚胎移植后，還是有發育問題，主要是胚外組織也就是胎盤這類組織發育異常導致。”

參考文獻：

1. https://doi.org/10.1038/s41586-022-05246-3

2. https://academic.oup.com/proteincell/advance-article/doi/10.1093/procel/pwac029/6645199?login=false