以色列魏茨曼科学研究所科研团队用小鼠的原始态胚胎干细胞（ESCs），构建了胚胎模型。“合成胚胎”在体外的“机器子宫”中培养了8天，相关成果发表于国际学术期刊《细胞》（Cell）上。
这是一项什么样的研究？本期《天目Tech+》采访到论文通讯作者、以色列魏茨曼科学研究所细胞生物学教授JacobHanna。
“合成胚胎”体外生长示意图图片来自《细胞》杂志
不用精子和卵子
也能培育出胚胎？
卵子遇到精子——一般情况下，这是生命开始的必要第一步。
然而，在JacobHanna团队的研究中，他们直接用小鼠的原始态胚胎干细胞（ESCs）构建了胚胎模型。
胚胎干细胞是早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性。虽然胚胎干细胞一直被认为具有发育成器官或胚胎的潜力，但这个过程科学家们从来没在体外实现过。
根据论文，为了尽可能激发细胞的分化能力，JacobHanna团队将胚胎干细胞进行了化学处理，使其“复位”为一种初始状态——原始态（naive）胚胎干细胞，并采用了一种特殊的“机器子宫”，在体外模拟胚胎发育的环境进行培育。
在培育的第8天，合成小鼠胚胎模型与自然胚胎高度相似，形成了一个跳动的心脏，一个卵黄囊，一个胎盘和正在形成的血管等。
“这是一个令人惊讶的发现，从一个细胞开始就能实现早期胚胎发育。而此前，原始多能干细胞被认为很难做到这一点。”JacobHanna表示。
“机器子宫”资料图图片来自以色列魏茨曼科学研究所
此前研制出“机器子宫”
可模拟胚胎发育条件
胚胎体外培养技术是这项成果的关键。其基础之一是团队研发的“机器子宫”装置。
此前，该团队利用“机器子宫”装置，首次成功培养了6天从受精卵中提取的小鼠胚胎。这一过程中，小鼠的所有器官发育指标都正常。2021年3月，相关成果登上国际学术期刊《自然》。
JacobHanna介绍，这个“机器子宫”装置可以理解为一个电子控制的培养箱，可严格控制氧气和压力等参数，以模拟小鼠胚胎所需的生长发育条件，“它可以支持小鼠胚胎在子宫外，从原肠胚前期（动物胚胎发育的一个阶段）到器官发生晚期的关键发育阶段。”
由于“机器子宫”这一培养皿是透明的，研究人员可以随时观察到干细胞是如何在发育中的胚胎中一步步形成各种器官的。
“明确了体外培育自然胚胎的条件后，我们就可以测试同样条件下，多能干细胞是否能从头产生胚胎。”JacobHanna说。
自然生长8.5天胚胎和培育了8天的“合成胚胎”组织染色图图片来自以色列魏茨曼科学研究所
引发伦理探讨
“合成胚胎”培育离人类有多远？
伦敦弗朗西斯·克里克研究所的主要小组负责人JamesBriscoe博士就公开表示了对小鼠实验转化为人类实验的担忧。他说，在开发人类合成胚胎之前，讨论如何规范这项工作是很重要的。
“不用精子和卵子培育出胚胎”话题还一度登上微博热搜，有网友对此表示担心：“人类是否会像机器人那样被生产出来？”
对此，JacobHanna回应：“在以色列和美国、英国等许多其他国家，用人类诱导的多能干细胞进行这项研究是合法的，我们得到了法律上的批准，这为胚胎的使用提供了一种伦理和技术上的支持。”
“合成胚胎”体外培育离人类有多远？JacobHanna也强调，实验室里培养出来的“合成胚胎”不是“真正的”胚胎，不具备发育成活动物的潜力，或者至少在它们被移植到子宫时无法发育成活物。
他认为，在未来，用“合成胚胎”技术培育相关组织，或可帮助需要器官移植的患者。此外，这项研究有助于了解胚胎发育的基本原理，有利于应对不孕症等问题，确定药物靶点和筛选新的治疗方案。
