這太狂了!科學家培育出全球第一個人造胚胎!

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從零開始,打造新生命。

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在全球首創的實驗中,科學家成功培育出一個健全的人造胚胎,在培養皿上用了兩種幹細胞來打造生命。

這些幹細胞在人體外的凝膠中生長,可以轉化為幾種早期的體內器官,就像一般的胚胎。研究人員希望這項技術能解開生命起源的重大謎團。

「此技術修正了胚胎的某些部位,這些部位都在適當的地點和適當的時間發育。」研究團隊的領導人,來自英國劍橋大學的瑪格達蘭娜.瑟妮克拉古耶茲(Magdalena Zernicka-Goetz)對衛報(The Guardian)說

「這對我們而言是最神奇的事。」

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先前他們曾試圖培育一個人造胚胎,卻很快就失敗了,因為他們只使用胚胎幹細胞(embryonic stem cell,ESCs)。一旦卵子受精,形成非懸浮球體的幹細胞就叫做囊胚。

問題是,生命不是只從胚胎幹細胞中培育出來,其他兩種幹細胞對生命的正常發育也很重要,它們叫做胚外滋胚層幹細胞(extra-embryonic trophoblast stem cell,TSCs)。

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與ESCs作用的這些胚外幹細胞會形成胎盤、卵黃囊,以確保人體器官能正常發育,並供給了穩定的養分。

因此瑟妮克拉古耶茲(Zernicka-Goetz)和她的團隊試著用基因轉殖老鼠的ESCs和TSCs的混合體,並建立一個3D的凝膠狀支架,幹細胞可以在裡面以類似自然胚胎的方式生長。

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「我們已知不同幹細胞之間的交互作用對胚胎的發育很重要,但我們的新研究顯示出一個驚人的事實,細胞間有真實的『夥伴關係』,這些細胞真的會引導彼此。」她在一篇新聞稿中說明

「沒有『夥伴關係』,形體的正常發育、關鍵的生物機制就不會產生。」

大約在四五天後,研究者有了一些存活的胚胎,它們看起來就像普通的老鼠胚胎,不過它們接下來會開始分化成多個組織和器官。

第七天時,胚胎已自行分為兩個主要部分,一個是胎盤的初始物,一個是真實的老鼠。

在下方的圖示中,你可以看到96小時後的老鼠胚胎(左),還有48小時後的囊胚期(右)。

紅色部分是胚胎,藍色是胚外物質,這表示它最後會變成胎盤。

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在整個過程的任一階段,都不曾強制使卵細胞或精細胞發展出生命體。

「它們跟自然的老鼠胚胎非常像。」瑟妮克拉古耶茲(Zernicka-Goetz)對新科學人雜誌的安迪.考格藍(Andy Coghlan)說

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「我們把兩種幹細胞放在一起,以前沒有人這麼做,就是讓它們彼此『對話』。我們發現即使沒有我們的幫助,細胞也能自行組織。」

在胚胎的進程中斷之前,它們進入發展期,大概等於老鼠1/3的受孕期。

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研究人員坦承,胚胎會盡力生長到下一個階段,因為沒有附加的原始內胚層幹細胞(primitive endoderm stem cells)來生成卵黃囊,這是胚胎的薄膜,在胎盤變得功能健全前,可供應它的營養、血細胞。

我們心中確實對未來的可能性感到驚奇,跟從零開始培育生命一樣酷的是,這項研究的目標其實不在於創造人造生命,而是給我們一種新的視野,看見到底有什麼事會發生在初期的胚胎上。

人類孕期的三個月中,2/3以上的人會流產,而沒有人知道原因。

藉由培育人造生命(無須卵細胞和精細胞、可在子宮外生成),研究人員將會得到「實驗」胚胎的穩定供給量,進而梳理早期生命的微小細節。

下一步將觀察此技術是否能與人類幹細胞正常運作,該團隊有自信能達成此目標。

「將人類胚胎、胚外幹細胞用於類似我們試驗老鼠幹細胞的技術中,我們認為有可能模擬出14天前的許多發育期事件。」瑟妮克拉古耶茲(Zernicka-Goetz)在聲明稿中解釋

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「我們十分樂觀,它讓我們能研究人類孕育過程中,關鍵階段的重大事件,而不必在胚胎上實際操作。知道孕育過程通常如何發生,會讓我們了解經常出錯的原因。」

此研究已發表於科學期刊。

語音合成由賽微科技提供

來源:Science Alert