一个由干细胞在实验室形成的类胚体（blastoid）的示意图，它是一种合成胚胎。绿色细胞是滋养层干细胞（未来形成胎盘），而红色细胞是胚胎干细胞（未来形成胚胎）。(图片来源：Nicolas Rivron)研究人类发育——尤其是怀孕的早期阶段——可能是一件棘手的事情。通常，科学家需要胚胎来检查这些早期阶段。问题是，胚胎是一种昂贵且有限的资源，并且使用它们充满了伦理困境。现在，《自然》杂志上的一项新研究详细介绍了合成胚胎的发展，该合成胚胎可以帮助研究人员避免这些问题，并更好地了解发育的早期阶段。
起初
首先，让我们从一些基本知识开始。所有哺乳动物的胚胎，至少在哺乳动物中，都始于囊胚——一种由内部腔体组成的结构，该腔体包含一小簇胚胎干细胞，以及一层称为滋养层的外层干细胞。这些内部的胚胎细胞会形成，您猜对了，胚胎，而滋养层最终会转变为包裹胚胎的保护性胎盘。过去，研究人员已经创建了胚胎细胞和滋养层的干细胞系。这对于生长大量细胞以供研究和实验使用非常有利，因为它们模拟了细胞发育的某些阶段。但是，还没有一个可比较的干细胞模型来模拟由这些细胞组成的实际囊胚。因此，位于荷兰马斯特里赫特大学技术驱动再生医学研究所（MERLN Institute for Technology-Inspired Regenerative Medicine）的组织工程师、发育和干细胞生物学家Nicolas Rivron及其团队着手制造一个。
新模型
该团队取了小鼠胚胎干细胞和滋养层干细胞，并在实验室的特定条件下重新引入。当他们这样做时，这两种细胞类型自发地组织成合成胚胎——所谓的类胚体。事实上，据Rivron介绍，类胚体的形状与真实胚胎非常相似，在显微镜下几乎难以区分。更妙的是，细胞开始相互沟通，改变了类胚体的基因表达，使其在遗传水平上与胚胎非常相似。
两类胚体的图片，它们是实验室中由干细胞形成的合成胚胎。绿色细胞是滋养层干细胞（未来形成胎盘），而红色细胞是胚胎干细胞（未来形成胚胎）。(图片来源：Nicolas Rivron)“这实际上是我们说‘好的，我们有了很好的形态，看起来很不错，但基因呢？’”Rivron说。“当我们看到基因表达的转变时，我们就说，‘好的，我们有了点东西。’”然后，团队将类胚体置于终极考验中：将其移植到子宫中。当一个自然胚胎成功植入子宫时，您会看到母体（在这种情况下是小鼠）的子宫开始作出反应，血管与胚胎连接，将血液注入着床部位。“当我们转移合成胚胎时，所有这些事件都非常清晰地发生了，”Rivron说。尽管取得了这些成功，他还是强调类胚体并非胚胎的完全等同物。是的，它们在形状和基因表达上非常相似，但并不完全相同；事实上，它们的组织化程度比真实胚胎略低，而且永远不会发育成可行的胎儿。尽管如此，拥有这样一个模型的应用前景是令人兴奋的。研究人员可以在实验室中创建大量的类胚体，以研究早期胚胎发育的机制。详细剖析这些阶段可以帮助专家更好地理解，例如，为什么接受生育治疗的夫妇的胚胎无法成功着床。它甚至可以帮助团队开发更好的避孕方法。“这是我们第一次能够真正研究发生在早期发育时期的那些过程，”Rivron说。“而直到现在，这一点几乎是不可能的。”
