人类首次在培养皿中造出小鼠胚胎，能与自然胚胎一样自主发育

在生命最早之初，受精卵经过多次分化、分类，形成胚胎，但在胚胎着床在母体子宫壁之前，早期胚胎经历着什么？这对人类来说，是个还未打开的黑箱，充满神秘。

英国剑桥大学生理、发育与神经科学系教授马格达莱娜·泽内卡－戈茨（Magdalena Zernicka－Goetz）带着她的团队，给“黑箱”打了一束光进去。

在培养皿里，泽内卡－戈茨将小鼠的胚胎干细胞和滋养层干细胞放在一起，实现了人类第一次体外构建人造小鼠胚胎。这将增进科学家对哺乳类动物最初发育阶段的了解，促进早期流产难题的破解。3月2日，这项研究成果发表于美国《科学》杂志。

“我们把这两种干细胞放在一起，让他们进行‘对话’，这是之前没有人做过的。我们发现这些细胞无需我们的帮助，就可以自主地发育了。” 泽内卡－戈茨对英国《新科学人》杂志表示。

在泽内卡－戈茨的实验室里，人造小鼠胚胎在一滴凝胶基质中被培育起来，复刻了在子宫中早期胚胎发育的内部结构。

干细胞是能分化成多种功能细胞的多潜能细胞。研究人员将一个胚胎干细胞和一小丛滋养层干细胞混合培养，并放在半固态的凝胶基质中，以形成三维结构。此前，科学家已经知道，不同种类的干细胞之间会相互作用。但这次，胚胎干细胞和滋养层干细胞相互依靠着、默契地完成了胚胎的早期发育。

随着细胞繁殖，混合的干细胞逐渐形成一个内部结构——滋养层会变为胎盘，而将生成胚胎的细胞则分为两个部分：一小部分变为中胚层，将来形成肌肉、骨骼和心脏，而剩下的胚胎细胞则将发育成大脑、皮肤和眼睛。

4.5天时，人造胚胎已经像正常的小鼠胚胎一样，开始分化成身体组织和器官。7天时，人造胚胎已经组织成两个解剖学意义上的断面，而这两个解剖断面会生成胎盘和小鼠胚胎。

泽内卡－戈茨告诉英国《卫报》，这样的实验结果令她吃惊，因为实验结果表明，人造小鼠胚胎可以像正常的胚胎一样，在正确的时间、正确的位置，进行自主发育。

尽管人造胚胎近似真实胚胎，但研究人员表示，它不可能进一步发育成健康的老鼠，因为这还需要卵黄囊来提供养分。

但研究人员的本意不在于通过人造胚胎实现体外培育小鼠甚至人类，他们的本质目的是为透视着床前胚胎发育打开一扇新窗。此前，科学家很难在体外重建胚胎发育的三维立体结构，而在母亲的子宫内又因为胚胎太小，难以通过超声波观察到细节。

值得一提的是，这是泽内卡－戈茨时隔不到一年，再次发表令生物界瞩目的研究。

2016年5月，以她为通讯作者的论文发表在《自然·细胞生物学》上，成功模拟人类胚胎着床过程，体外培养胚胎13天，打破了之前9天的记录。论文一发表，生物界纷纷热议。哺乳动物早期发育的相关研究被限定在严格的伦理规范中，英美等国规定，培育人类胚胎不能超过14天，因为这个时间点过后被认为已经是一个独立个体。泽内卡－戈茨团队完成的“13天”已经很靠近界线。

回头看来，去年的这项研究为泽内卡－戈茨的下一步计划铺平了道路。接下来，她希望能在是使用人类细胞在体外构建类似的人造胚胎。

“我们认为一种可能可行的方式是，在14天内，使用人类胚胎干细胞及胚胎外干细胞，像人造小鼠胚胎一样，去模拟人类自然胚胎的早期发育过程。” 泽内卡－戈茨在一份声明中表示。

但尝试人造人类胚胎，除了更为严苛的伦理限制之外，也面临着技术障碍。比如，如何从人类胚胎中提取滋养层细胞尚没有解决。而在此次的人造小鼠细胞中，胚胎干细胞和滋养层干细胞之间的“交流”似乎是引发胚胎自主发育的重要原因。