细胞干细胞:只有用小鼠胚胎干细胞才能构建出具有大脑和跳动心脏的体外合成胚胎

来源：100医疗网原创2022-09-14 14:18

这简化了实验方案，同时仍然保留了三个组织之间的重要信号事件，这对于建立胚胎的身体规划是必不可少的。

就在宣布通过使用小鼠胚胎干细胞开发出小鼠胚胎模型(具有跳动的心脏和大脑)的两周之后，来自英国剑桥大学、以色列魏茨曼科学研究所和美国加州理工学院的研究人员在一项新的研究中发表了另一种仅使用小鼠胚胎干细胞达到类似发育阶段的小鼠胚胎模型的新发现。这种改进简化了实验方法，使这种胚胎模型更容易被其他实验室采用。相关研究成果于2022年9月8日在线发表在《细胞干细胞杂志》(Cell Stem Cell Journal)上，论文标题为《完全来源于胚胎干细胞的小鼠胚胎模型——大脑下层和心脏发育》。通讯作者是剑桥大学的Magdalena Zernicka-Goetz和魏茨曼科学研究所的Yonatan Stelzer。这篇论文的第一作者是剑桥大学的Kasey Lau和魏茨曼科学研究所的Hernan Rubinstein。

Zernicka-Goetz表示，这一发现为我们理解为什么绝大多数人类怀孕都会流产并获得可以防止这种情况发生的知识开辟了一条新途径。随着时间的推移，这一知识也将使我们能够比现在更有效地修复组织和器官。

她解释说，随着我们进一步开发这种胚胎模型，我们将了解更多启动和指导器官发育的信号，这将为我们提供一条在体外培养过程中辅助器官生产的路线，并最终在移植手术或再生医学中找到应用。

2022年8月25日，发表在《自然》杂志上的一篇论文(Nature，2022，doi :10.1038/s 41586-022-05246-3，详见100医学网报道：自然：利用干细胞成功培育出一个具有大脑和跳动心脏的合成胚胎(https://news . bioon.com/article/b 87 Fe 37172 f 4 . html)。该团队详细介绍了如何利用小鼠胚胎干细胞和胚胎外干细胞开发小鼠胚胎模型。该团队没有通过卵子和精子结合的自然生物方法构建小鼠胚胎，而是引导体外培养的三组干细胞相互作用，诱导某些基因的表达，并建立这些细胞之间对话的环境。结果，这些干细胞的自形成结构随后经历连续的发育阶段，直到该小鼠胚胎模型在前脑和中脑区域具有清晰的头褶，并发育出跳动的心脏样结构、由神经管和身体部分组成的躯干、包含神经中胚层祖细胞、肠管和原始生殖细胞的尾芽。此外，它还有卵黄囊，促进胚胎和母体之间气体和养分的交换。这是迄今为止干细胞衍生模型达到的最高级发展阶段。

自然，在受精后的最初几天，早期小鼠胚胎中有三种组织：一种最终会成为身体的组织，另外两种支持胚胎的发育。后两种类型中的一种称为滋养层，将是连接胎儿和母亲的胎盘，并为胎儿提供氧气和营养。另一种叫做原始内胚层，会产生卵黄囊，卵黄囊是胚胎生长的地方，胚胎在早期发育过程中从中获取营养。可以从小鼠胚胎的这三种组织中提取三种类型的干细胞，并在实验室中无限期培养。

图片来自细胞干细胞，2022，doi :10.1016/j . stem . 2022 . 08 . 013。

在这项前期研究的基础上，本文报道的小鼠胚胎模型仅由体外培养的单个干细胞——胚胎干细胞(ESC)产生。未经处理的胚胎干细胞成为胚胎的主体。在这些作者的诱导下，胚胎干细胞系变得像胚外内胚层干细胞，从而提供了一系列发育信号。它们还可以驱动胚胎干细胞系变得像滋养层干细胞，从而提供另一系列发育信号。因此，他们能够仅从胚胎干细胞开始重建发育中小鼠胚胎的三种主要组织。这简化了实验方案，同时仍然保留了三个组织之间的重要信号事件，这对于建立胚胎的身体规划是必不可少的。

Zernicka-Goetz解释说，在三种干细胞类型中，只有胚胎干细胞是多能的，也就是说，只有胚胎干细胞具有产生体内任何组织的潜力。但是要做到这一点，他们需要另外两种类型的胚胎外干细胞。胚胎干细胞可以被引导成这另外两种类型的胚胎外干细胞。这样，我们终于有了三种初始细胞类型，它们都是由单一的胚胎外干细胞系产生的。(100yiyao.com 100医疗网)

参考资料：

1.刘玉成

t al. Mouse embryo model derived exclusively from embryonic stem cells undergoes neurulation and heart development. Cell Stem Cell, 2022, doi:10.1016/j.stem.2022.08.013.

2. New advances in stem-cell derived mouse embryo model

https://phys.org/news/2022-09-advances-stem-cell-derived-mouse-embryo.html

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