新華社倫敦3月4日電 科學家一直對人類胚胎早期發育過程抱有極大興趣,希望能借此了解早期妊娠失敗的原因。英國研究人員日前在新一期《科學》雜志上報告說,他們利用小鼠兩種不同類型的干細胞,首次完全在體外培育出了小鼠胚胎。
哺乳動物受精卵要經歷多次分裂,生成大量干細胞。這些干細胞中,一部分最終形成胚胎身體的,叫作胚胎干細胞。這些胚胎干細胞集聚到一起,形成了胚胎的早期階段——胚泡。胚泡中還存在另外兩種干細胞,一種叫作滋養層干細胞,將形成胎盤,另外一種內胚層干細胞將形成卵黃囊,確保胚胎器官正常發育並提供必需的營養素。
此前有研究用胚胎干細胞來培育胚胎,但是成果有限,原因是早期胚胎發育需要不同類型的細胞緊密協作。因此,劍橋大學的研究人員利用細胞外基質作為形成三維立體結構的基礎,將小鼠的胚胎干細胞和滋養層干細胞混合培養,在實驗室培育出了小鼠胚胎。
研究人員發現,兩種干細胞之間存在顯著的交流:一定意義上說,它們“告訴”彼此應該如何在胚胎中放置自己。領導此次研究的劍橋大學教授瑪格達萊娜·澤爾尼卡-戈茨解釋說,這兩種干細胞之間相互“交談”,並像自然發育的胚胎一樣,在正確的時間、正確的位置發育。
他們認為,雖然此前已知不同類型干細胞之間的“互動”對胚胎發育非常重要,但是這項研究首次揭示了這一合作關系確實存在,即這些干細胞相互“引領”對方。如果沒有這種合作關系,胚胎就不能正常發育,一些關鍵的生物機制也不能及時、准確發生作用。
研究人員將這一人工培育胚胎和自然發育胚胎對比后發現,二者的發育過程並無差異。但研究人員指出,這並不意味著人工培育胚胎最終會發育成健康的胎兒,原因是還需要第三種干細胞發育成卵黃囊,為胚胎提供營養。
幾十年來,研究用胚胎發育時間不超過14天的倫理限制已被廣泛接受。盡管如此,能用於研究的人類胚胎數量仍然非常稀缺。澤爾尼卡-戈茨表示,未來可以利用這一技術,使用人類的胚胎干細胞和滋養層干細胞,模擬人類胚胎在14天內的發育過程,探究早期妊娠失敗的原因。
英國韋爾科姆基金會細胞與發育科學主任安德魯·奇澤姆評價說,這一新研究有助於了解哺乳動物胚胎的早期發育。理論上,未來可用類似的方法研究人類胚胎,為揭示母體環境對胎兒出生缺陷和健康的影響提供線索。