北京大学、Salk研究院最新Cell：首次从单个细胞获得胚泡状结构

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从学校毕业，找到第一份工作，然后结婚，这些都是我们人生中的重要事件，但其实还有一些最重要的事件发生得更早：在精子使卵子受精，细胞开始分裂的头几天。

前100个细胞（统称为胚泡blastocyst）的组织方式对怀孕是否成功，器官如何形成，甚至对以后的疾病（例如老年痴呆症）具有深远的影响。但是，到目前为止，科学家还没有很好的方法来模拟胚泡的形成方式。

近期，北京大学第三医院、Salk研究所等处的研究人员第一次从单个培养细胞中获得了小鼠胚泡状结构，即“blastoid”，从而避免了实验过程对天然胚胎的需求。

这一研究发现公布在10月17日的Cell杂志上，这些培养的类胚细胞具有与天然胚泡相同的结构，甚至可以植入子宫中，帮助推进研究，解决有关妊娠，不育或后代生命中的健康问题。

“这些研究将帮助我们更好地理解生命的开始；单个细胞在生命的早期如何产生数百万个细胞，以及它们如何在空间和时间中组装，形成完整的生物体。重要的是，这项工作避免了使用天然胚胎，并且具有可扩展性，”文章作者，Salk基因表达实验室教授Juan Carlos Izpisua Belmonte说。

天然胚泡一旦植入子宫内就可以变成胚胎，但事实证明这很难研究。问题在于，动物模型（例如小鼠）只能产生少量的这些结构，因此科学家们无法检测营养不良或接触毒素，以及各种遗传突变对发育的影响。

在这篇文章中，研究人员使用胚胎，尤其是成年小鼠的胚胎培育出了胚泡。他们将成年细胞放入化学溶液中，促使它们转变为诱导性多能干细胞，即iPSC，这可以转变为体内几乎任何类型的组织。

为了帮助iPS细胞形成胚泡，研究人员将它们分成小群，放在特殊的培养基中，在那里它们很快彼此形成连接。

之后，连接的细胞单元开始形成带有内胚层和外胚层的球状结构。面对内向的细胞与外部细胞开始出现不同：面向外的细胞开始激活一种称为YAP的蛋白质，该蛋白质进入细胞核，诱导蛋白质表达，构建最终可能成为胎盘的过程。

文章的第一作者，博士后研究员Ronghui Li说：“类胚细胞的形成模仿了自然的发育过程。”

blastoid包含在自然胚泡中发现的相同的三种原始细胞类型，它们的大小也与天然胚泡相似，并显示相似的基因特征。进一步的实验表明，胚泡可以进一步发育成类似于早期植入后胚胎的结构。

研究小组接下来计划使用基因编辑工具来了解胚泡的遗传变化如何影响三种不同的细胞类型。blastoid还提供了一种用于测试未来疗法的药物和化学药品的新模型。

不过blastoid还不能发育成功能性胚胎。相反，细胞会长成混乱的组织。但是科学家认为，它可能会揭示胚胎发育后期的细节。

Belmonte补充说：“随着进一步的优化，这项技术可能会导致功能完整的类胚产生，这些类胚能够发育到形成不同器官原基的阶段，从而成为类器官的种子，可以用作器官移植的宝贵来源。”

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