人造胚胎竟成功培育出大腦和心臟！Nature還沒排版就急忙發表，研究人員：下一步人類胚胎模型
劍橋大學和加州理工學院十數年研究
白交 發自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI
人造胚胎，竟發育出完整的大腦結構和心臟？！
經過十多年的研究，來自劍橋大學和加州理工學院的科學家們真的做到了。
其研究成果登上了最新的Nature。
（為了盡早被更多學者看到，Nature甚至還沒來得及排版編輯，就直接把預印本給搬上來了。）
研究人員表示，這次主要進展在于產生整個大腦的能力，尤其是前部區域，這一直是合成胚胎發育的“圣杯”。
來康康這是一項什么樣的研究。
人造胚胎發育出心臟和大腦
胚胎干細胞，在學界被認為是萬能細胞。因為它可以在體外進行哺乳動物胚胎中發生的許多階段。
但實際上，想要這種干細胞的發育潛力大大拓展，還需要其他干細胞來支持，與胚胎干細胞進行相互作用。
即早期發育過程中的三種胚胎外干細胞：滋養層干細胞（TSC）、胚胎外內胚層干細胞?(XEN)?和誘導型XEN 細胞?(iXEN)。
科學家們在實驗室中將胚胎干細胞跟TSC、iXEN按比例組裝成衍生胚胎模型。通過誘導一組特定基因表達，研究人員讓這些干細胞彼此“交談”。
這種路徑的思考，實際上與人類胚胎發育過程有關。
以往的研究表明，人類胚胎要成功發育，就需要早期胚胎組織與對外連接的組織（將胚胎與母親連接起來的組織）之間進行“對話”。
在受精后第一周，三種類型干細胞發育：一種最終分化為身體組織，另外兩種則繼續支持胚胎發育。
一種為胚外干細胞將成為胎盤，將胎兒與母親連接起來，并提供氧氣和營養。
另一個將成為卵黃囊，胚胎在那里生長，并在早期發育過程中從中獲取營養。
基于這樣的背景，研究人員構建了一個小鼠胚胎模型。整個發育過程是在啟動血島發育的胚胎外卵黃囊內發育的。
結果在發育的第8.5天，胚胎模型顯示出明的前腦和中腦區域的頭部褶皺。
除此之外，還有一個跳動的心臟狀結構，一個由神經管和體節組成的軀干，一個含有神經中胚層祖細胞的尾芽，一個腸管和原始生殖細胞。
這一研究結果，證明了胚胎和兩種類型的胚胎外干細胞的自組織能力——通過原腸胚和早期器官形成，重建哺乳動物的發育能力。
進一步的，他們還研究了這種人造胚胎的基因表達模式，發現與天然胚胎非常相似。
團隊十數年研究
這一研究來自劍橋大學、加州理工學院、華盛頓大學等機構的研究人員合著完成。
研究人員表示，這為實驗模型中研究神經發育機制開辟了新的可能性。
而且雖然現在是在小鼠模型中進行，他們還正在開發一個類似于人類胚胎的發育模型，以了解關鍵過程背后的機制。
如果在將時間軸拉長，這一方法將可以用來指導合成器官的發展。
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論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05246-3
參考鏈接：
https://www.eurekalert.org/news-releases/962771
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