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【全球独家】科学家用干细胞培育合成小鼠胚胎 不需要精子或卵子

2022-08-03 15:38:55  来源:cnBeta


(相关资料图)

以色列魏茨曼科学研究所的研究人员的这项新研究,建立在该团队先前研究的两个分支上。第一个分支涉及将干细胞重新编程为“初始”状态,使它们能够分化为所有其他细胞,包括其他干细胞。另一项工作的重点是开发一种可以在子宫外更有效地培育胚胎的设备。

通过结合这两种技术,该团队现在已经培育出一些迄今为止最先进的合成小鼠胚胎。他们从幼稚的小鼠干细胞开始,这些干细胞之前已经在培养皿中培养了好几年了。这些细胞被分成三组,在胚胎发育中发挥关键作用。

一组包含将发展成胚胎器官的细胞。另外两组用胚胎外组织的主调控基因处理--一组是胎盘,另一组是卵黄囊。这三种类型的细胞随后在人工子宫中混合在一起,人工子宫仔细控制压力和氧气交换,并轻轻移动烧杯以模拟自然营养流。

一旦进入其中,三种类型的细胞就会聚集在一起,形成聚合体,有可能发展成类似胚胎的结构。正如可以预料的那样,绝大多数在这个阶段失败了,只有0.5%成功地进一步发展。

这些“幸运儿”开始形成细胞球,并最终拉长了类似于自然胚胎的结构,并配有胎盘和卵黄囊。它们被允许发育超过8天,这几乎是小鼠妊娠期的一半,到那时它们已经形成了所有器官的早期祖先。这包括一个跳动的心脏,血液干细胞循环,一个形状良好的大脑,一个肠道和脊柱的雏形。

经过仔细检查,研究小组发现,这些合成胚胎的内部结构形状和基因表达模式与自然胚胎的匹配度在95%以内。它们的器官似乎也是有功能的。

该团队表示,这项技术可以帮助减少对活体动物测试的需求,并最终成为移植用组织和器官的丰富来源。

“胚胎是最好的器官制造机器,也是最好的3D生物打印机--我们试图模仿它的工作,”该研究的首席研究员Jacob Hanna教授说。“我们不需要为每种细胞类型的生长制定不同的方案--例如,肾脏或肝脏的细胞--我们有一天可能会创造一个类似于合成胚胎的模型,然后分离出我们需要的细胞。我们将不需要向新兴器官规定它们必须如何发展。胚胎本身在这方面做得最好。”

这项研究发表在《细胞》杂志上。

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