在生命最早之初，受精卵經(jīng)過多次分化、分類，形成胚胎，但在胚胎著床在母體子宮壁之前，早期胚胎經(jīng)歷著什么？這對人類來說，是個還未打開的黑箱，充滿神秘。

英國劍橋大學生理、發(fā)育與神經(jīng)科學系教授馬格達萊娜·澤內(nèi)卡－戈茨（Magdalena Zernicka－Goetz）帶著她的團隊，給“黑箱”打了一束光進去。

在培養(yǎng)皿里，澤內(nèi)卡－戈茨將小鼠的胚胎干細胞和滋養(yǎng)層干細胞放在一起，實現(xiàn)了人類第一次體外構(gòu)建人造小鼠胚胎。這將增進科學家對哺乳類動物最初發(fā)育階段的了解，促進早期流產(chǎn)難題的破解。3月2日，這項研究成果發(fā)表于美國《科學》雜志。

“我們把這兩種干細胞放在一起，讓他們進行‘對話’，這是之前沒有人做過的。我們發(fā)現(xiàn)這些細胞無需我們的幫助，就可以自主地發(fā)育了。” 澤內(nèi)卡－戈茨對英國《新科學人》雜志表示。

在澤內(nèi)卡－戈茨的實驗室里，人造小鼠胚胎在一滴凝膠基質(zhì)中被培育起來，復刻了在子宮中早期胚胎發(fā)育的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

干細胞是能分化成多種功能細胞的多潛能細胞。研究人員將一個胚胎干細胞和一小叢滋養(yǎng)層干細胞混合培養(yǎng)，并放在半固態(tài)的凝膠基質(zhì)中，以形成三維結(jié)構(gòu)。此前，科學家已經(jīng)知道，不同種類的干細胞之間會相互作用。但這次，胚胎干細胞和滋養(yǎng)層干細胞相互依靠著、默契地完成了胚胎的早期發(fā)育。

隨著細胞繁殖，混合的干細胞逐漸形成一個內(nèi)部結(jié)構(gòu)——滋養(yǎng)層會變?yōu)樘ケP，而將生成胚胎的細胞則分為兩個部分：一小部分變?yōu)橹信邔?，將來形成肌肉、骨骼和心臟，而剩下的胚胎細胞則將發(fā)育成大腦、皮膚和眼睛。

4.5天時，人造胚胎已經(jīng)像正常的小鼠胚胎一樣，開始分化成身體組織和器官。7天時，人造胚胎已經(jīng)組織成兩個解剖學意義上的斷面，而這兩個解剖斷面會生成胎盤和小鼠胚胎。

澤內(nèi)卡－戈茨告訴英國《衛(wèi)報》，這樣的實驗結(jié)果令她吃驚，因為實驗結(jié)果表明，人造小鼠胚胎可以像正常的胚胎一樣，在正確的時間、正確的位置，進行自主發(fā)育。

盡管人造胚胎近似真實胚胎，但研究人員表示，它不可能進一步發(fā)育成健康的老鼠，因為這還需要卵黃囊來提供養(yǎng)分。

但研究人員的本意不在于通過人造胚胎實現(xiàn)體外培育小鼠甚至人類，他們的本質(zhì)目的是為透視著床前胚胎發(fā)育打開一扇新窗。此前，科學家很難在體外重建胚胎發(fā)育的三維立體結(jié)構(gòu)，而在母親的子宮內(nèi)又因為胚胎太小，難以通過超聲波觀察到細節(jié)。

值得一提的是，這是澤內(nèi)卡－戈茨時隔不到一年，再次發(fā)表令生物界矚目的研究。

2016年5月，以她為通訊作者的論文發(fā)表在《自然·細胞生物學》上，成功模擬人類胚胎著床過程，體外培養(yǎng)胚胎13天，打破了之前9天的記錄。論文一發(fā)表，生物界紛紛熱議。哺乳動物早期發(fā)育的相關研究被限定在嚴格的倫理規(guī)范中，英美等國規(guī)定，培育人類胚胎不能超過14天，因為這個時間點過后被認為已經(jīng)是一個獨立個體。澤內(nèi)卡－戈茨團隊完成的“13天”已經(jīng)很靠近界線。

回頭看來，去年的這項研究為澤內(nèi)卡－戈茨的下一步計劃鋪平了道路。接下來，她希望能在是使用人類細胞在體外構(gòu)建類似的人造胚胎。

“我們認為一種可能可行的方式是，在14天內(nèi)，使用人類胚胎干細胞及胚胎外干細胞，像人造小鼠胚胎一樣，去模擬人類自然胚胎的早期發(fā)育過程。” 澤內(nèi)卡－戈茨在一份聲明中表示。

但嘗試人造人類胚胎，除了更為嚴苛的倫理限制之外，也面臨著技術障礙。比如，如何從人類胚胎中提取滋養(yǎng)層細胞尚沒有解決。而在此次的人造小鼠細胞中，胚胎干細胞和滋養(yǎng)層干細胞之間的“交流”似乎是引發(fā)胚胎自主發(fā)育的重要原因。