原腸胚形成是胚胎將自身從空心球體重組為多層結(jié)構(gòu)的過(guò)程，被認(rèn)為是人類發(fā)育研究的“黑匣子”。這是因?yàn)槌鲇谏飩惱砜紤]，人類胚胎模型的培養(yǎng)時(shí)間通常不會(huì)超過(guò)14天，而原腸胚形成發(fā)生在受精后17至21天之間。此外，目前模擬原腸胚形成的干細(xì)胞模型還無(wú)法包含產(chǎn)生卵黃囊和胎盤所必需的胚胎外組織。
人類原腸胚形成和早期器官模型，是從引發(fā)的人類多能干細(xì)胞中開(kāi)發(fā)出來(lái)的，但此次新方法沒(méi)有通過(guò)更常用的引發(fā)多能干細(xì)胞，而是使用擴(kuò)增多能干細(xì)胞（EPSC）。此前已證明這些細(xì)胞可在小鼠體內(nèi)分化為胚胎組織和胚胎外組織。通過(guò)向人類EPSC添加適當(dāng)?shù)纳L(zhǎng)因子，它們分化成這兩類組織。然后，這些細(xì)胞自我組織成類似于人類胚胎的結(jié)構(gòu)，研究人員將其稱為“類原腸胚”。
胚胎外組織會(huì)釋放引導(dǎo)胚胎發(fā)育的化學(xué)信號(hào)，這使得類原腸胚能夠模仿“黑匣子發(fā)育期”重要過(guò)程。類原腸胚周圍發(fā)育出了為胚胎提供血液供應(yīng)的卵黃囊腔，周圍細(xì)胞還顯示出器官發(fā)生的早期跡象，例如神經(jīng)形成，這標(biāo)志著中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的開(kāi)始。
研究團(tuán)隊(duì)稱這一方法高效且可重復(fù)。在小規(guī)模試驗(yàn)中，他們能夠產(chǎn)生數(shù)百個(gè)類原腸胚細(xì)胞。
類原腸胚排除了產(chǎn)生胎盤的滋養(yǎng)層細(xì)胞，有助于緩解這項(xiàng)研究的倫理問(wèn)題。該項(xiàng)目遵循國(guó)際干細(xì)胞研究指南，并得到了得克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心干細(xì)胞監(jiān)督委員會(huì)的批準(zhǔn)。
【總編輯圈點(diǎn)】
盡管可能很少聽(tīng)到這個(gè)名字，但原腸胚形成其實(shí)是人類發(fā)育早期階段的一個(gè)決定性時(shí)刻。這個(gè)過(guò)程從受精后14天左右開(kāi)始，持續(xù)一周左右?？茖W(xué)界目前對(duì)原腸胚形成的理解基本局限于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，無(wú)法直接對(duì)其開(kāi)展研究，因?yàn)檫@個(gè)階段的人類胚胎很難獲得，部分原因是國(guó)際指南將培養(yǎng)人類胚胎的時(shí)限控制在受精后的14天內(nèi)。此次研究的意義正在于此：其不但能幫助人類進(jìn)一步了解所謂的“黑匣子發(fā)育期”，還突破了以往的限制。
