干细胞培育出完全合成小鼠胚胎，具有跳动心脏、血液循环、脑组织和肠道

科技日报实习记者 张佳欣

胚胎发育过程中发生的事情是大自然最保守的秘密之一，藏在母亲的身体深处。现在，科学家首次在不使用精子或卵子的情况下创造了合成小鼠胚胎，使其成功地在子宫外生长。这些胚胎是在一个特别设计的生物反应器中发育的，完全来自培养皿中培养的干细胞。这项突破性实验由以色列魏茨曼科学研究所进行，相关论文发表在1日的《细胞》杂志上，标志着人类首次在子宫外培育出完全合成的小鼠胚胎。

这种生物反应器可以帮助小鼠胚胎干细胞模拟正常胚胎的生长。
图片来源：雅各布·汉纳实验室/魏茨曼研究所

这项研究有助于了解干细胞如何在发育的胚胎中形成各种器官，以及突变如何导致发育性疾病。

凯斯西储大学医学院遗传学和基因组科学教授保罗·J·特萨尔说：“当科学开始进入到可以从培养皿中的干细胞群一直发展到器官的领域，这意味着有一天可以创造一个活的有机体，那将是一个相当狂野和非凡的时代。”

正常 8.5天大的小鼠胚胎（顶部）和源自小鼠干细胞的8天大的“类胚胎”。二者的组织染色图显示器官生长和位置相当。
图片来源：雅各布·汉纳实验室/魏茨曼研究所

几十年来，科学家一直在寻找使胚胎在子宫外保持存活的方法。去年，魏茨曼科学研究所的胚胎干细胞生物学家雅各布·汉纳终于开发出一种机械子宫，帮助自然小鼠胚胎存活长达11天（典型的小鼠妊娠期约为20天），然而这些胚胎来自受精的小鼠卵子。

为了确定这一程序能否让干细胞转化为成熟的胚胎，汉纳团队将基本的小鼠胚胎干细胞与经过基因改造的胚胎干细胞谱系混合在一起，希望它们能形成组织。当细胞被放在一起时，它们会自组装成团块。

5天后，研究人员将被认为是发育到胚胎阶段的块状胚胎转移到一个电子设备中。该设备能维持胚胎发育的理想条件，可视作一种人造子宫。到第8天，这些人造胚胎与8.5天大的自然胚胎高度相似，拥有跳动的心脏、明显的头尾末端、变成骨骼肌的块状部分、发育中的大脑和脊髓，以及开始发育的其他器官。研究人员指出，这一发育过程与正常小鼠胚胎相似。典型的小鼠完整妊娠时间是20天，存活这么长时间的胚胎是罕见的。

在魏茨曼科学研究所培育的合成小鼠胚胎，从左上角第一天到右下角第八天。
图片来源：雅各布·汉纳实验室/魏茨曼研究所

研究人员还测量了4万多个类胚细胞的基因活性，发现所有预期的细胞类型都位于正确的位置。汉纳说：“这确实表明哺乳动物的胚胎可以在子宫外生长。”

特萨尔表示，在胚胎干细胞技术的发展中，总会伴随伦理问题。科学家乃至全社会需要团结起来，决定界限在哪里，定义什么是道德上可以接受的，并真正将其作为一种创造器官和组织用于移植和治疗人类疾病的手段。