來源： 學術經緯　2021-12-06A-A+

頂尖學術期刊《自然》近日以“加速預覽”（Accelerated Article Preview）形式上線了一篇研究論文，展示了用人類干細胞制造的一種胚胎發育模型。這個模型被稱為人胚狀體（blastoid），能夠準確再現胚胎早期發育的關鍵階段，包括模擬胚胎在子宮觸發著床的過程。

《自然》的評論強調，該模型將有助于推進我們對人類發育早期階段的認識，以及開發不孕不育的治療方法或避孕藥。

奧地利科學院分子生物技術研究所（IMBA）的Nicolas Rivron博士是這項研究的通訊作者。2018年，他和同事們首先探索了用小鼠干細胞制造胚狀體模型的方法，當時的研究進展同樣登上了《自然》。在培養皿中，小鼠干細胞可以像真實的早期胚胎那樣，形成空心球形狀的囊胚（blastocyst）。

此次研究中，科學家們更進一步，采用人類多能干細胞產生了模擬囊胚的人胚狀體。

▲胚狀體模型，與真實囊胚的結構相似，有滋養外胚層和原始內胚層（圖片來源：參考資料[3]；Credit：Nicolas Rivron Lab）

按照人類的胚胎發育速度，受精卵在形成后一周才會植入子宮壁。在這個早期階段，受精卵經過一系列分裂形成囊胚。著床成功的囊胚進行后續發育，最終形成胚胎和胎盤等結構。

著床期前后是理解發育缺陷和流產的關鍵。正因為這一階段非常關鍵，近年來，多個科研團隊提出了多種形成人類囊胚模型的方法，在體外產生與真實囊胚相類似的結構。

此次新模型的特點在于，它產生的細胞可以更忠實地反映囊胚發育順序和速度。研究作者確定了涉及Hippo、TGF-β和ERK的三條信號通路，當抑制這些通路時，形成的囊胚狀結構有效地模擬了正常囊胚發育（效率超過 70%），并形成正確細胞（效率超過 97%）。根據囊胚的發育順序和時間點，產生了圍著床時期人類胚胎的三個主要細胞譜系，即滋養外胚層、上胚層和原始內胚層。

▲模擬受精卵形成囊胚的早期發育過程，干細胞在體外形成了類似囊胚的結構（參考資料[1]）

實驗顯示，研究人員培養出的人胚狀體可以在培養皿中附著于受激素刺激的子宮內膜細胞上。這意味著，這一模型很接近發育了13天的自然人類胚胎，可以反映著床前后的各個方面。

▲體外實驗模擬囊胚觸發著床反應、植入子宮壁的過程（圖片來源：參考資料[1]）

通過高效、準確再現人類胚胎發育的關鍵階段，人胚狀體將有很多潛在的應用。Rivron博士介紹，這種胚胎模型可以從多個方面幫助生物醫學領域的研究人員開發新療法，包括治療不孕癥、優化試管嬰兒植入程序、設計新的避孕藥物，通過評估孕早期的細胞異常預防疾病，更可靠地制造有功能的器官用于藥物篩選甚至移植。

參考資料：

[1] Harunobu Kagawa et al., (2021) Human blastoids model blastocyst development and implantation. Nature Doi: 10.1038/s41586-021-04267-8

[2] Laboratory for Synthetic Development. Retrieved Dec. 2, 2021 from https://www.blastoid.org/theblastoid