两篇Nature利用干细胞构建人类胚胎模型来研究人类胚胎的早期发育

科学家们已构建了胚胎模型，以帮助研究人类早期发育的奥秘、出生前发生的医学问题以及许多怀孕失败的原因。这些模型是由干细胞而不是卵子和精子构建而成的，也不能长成婴儿。

波士顿科学博物馆伦理学家和生命科学主任Insoo Hyun说，“它们足够完整，可以让你了解怀孕期间胚胎可能发生的情况，但它们还没有完整到可以用于繁殖的程度。它就是不会成功。这是行不通的。”他说，使用模型也避免了在研究中使用真实胚胎的争议。

有几个研究团队正在进行这方面的研究。如今，在两项新的研究中，来自美国和英国的研究人员分享了他们的工作。Hyun说，虽然以前的模型模拟的是前期胚胎（pre-embryo），但是这两项新研究中提出的最新模型模拟的是植入子宫后的胚胎。真正的人类胚胎在这个阶段可能极难看到，因为它们进入了子宫。他说，这两项新研究中提出的模型在使用的技术和完整程度上都有所不同，有些模型不仅反映了胚胎，还反映了胎盘和卵黄囊的最初阶段。对于这些类型的模型，这两项新的研究使用一类能够在体内发育成许多不同类型的细胞或组织的干细胞。它们可以来自胚胎，也可以由成体组织重编程而来。

第一项新的研究描述了类似于人类胚胎受精9至14天后的模型。耶鲁大学研究发育干细胞生物学的Berna Sozen说，“如果我们能在实验中建立这个时期的模型，那么我们终于可以开始询问人类发育在那些通常隐藏在母亲体内的早期阶段是如何发生的。”Sozen说，科学家们还将能够研究胚胎失败、发育障碍和怀孕损失。她说，在这一点上，我们还不了解它是如何出错的。

在第二项新的研究中，加州理工学院和英国剑桥大学干细胞生物学专家Magdalena Zernicka-Goetz及其同事们说，他们的模型反映了受精后14天的发育情况。该模型包含了胚胎组织和能够继续产生胚胎周围结构（比如胎盘和卵黄囊）的组织。Zernicka-Goetz说，在未来，人类胚胎模型可能用于探索环境和化学物对早期发育的影响。她说，它们甚至可能用来产生用于新医学治疗的组织。

Sozen还设想在胚胎模型上测试药物，并让它们接触病菌---这些实验不能在怀孕的人身上进行。

国际干细胞研究协会（International Society for Stem Cell Research）的指导方针指出，科学家们不能将任何人类胚胎模型植入人类或非人类子宫。几十年来，该协会有一个相关的“14天规则”，指导研究人员在实验室中实际胚胎可以生长多长时间---该组织在2021年建议在有限的情况下放宽这一规则。但由于这些模型不是胚胎，它们不受该规则的约束。

专家说，一些公众对这些模型有错误的认识，认为它们可能会导致怀孕。但科学上的障碍阻止了这一点。例如，它们不能形成适当的胎盘。Hyun说，即使在未来，随着该领域的进展，也有办法防范那些可能想尝试用胚胎模型导致怀孕的不良行为者。

参考资料：

1. Bailey A. T. Weatherbee et al. A model of the post-implantation human embryo derived from pluripotent stem cells. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06368-y.

2. Monique Pedroza et al. Self-patterning of human stem cells into post-implantation lineages. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06354-4.

3. Scientists use stem cells to create models of human embryos and study our earliest days
https://phys.org/news/2023-06-scientists-stem-cells-human-embryos.html