原腸胚形成是胚胎將自身從空心球體重組為多層結(jié)構(gòu)的過程，被認(rèn)為是人類發(fā)育研究的“黑匣子”。這是因為出于生物倫理考慮，人類胚胎模型的培養(yǎng)時間通常不會超過14天，而原腸胚形成發(fā)生在受精后17至21天之間。此外，目前模擬原腸胚形成的干細(xì)胞模型還無法包含產(chǎn)生卵黃囊和胎盤所必需的胚胎外組織。
人類原腸胚形成和早期器官模型，是從引發(fā)的人類多能干細(xì)胞中開發(fā)出來的，但此次新方法沒有通過更常用的引發(fā)多能干細(xì)胞，而是使用擴增多能干細(xì)胞（EPSC）。此前已證明這些細(xì)胞可在小鼠體內(nèi)分化為胚胎組織和胚胎外組織。通過向人類EPSC添加適當(dāng)?shù)纳L因子，它們分化成這兩類組織。然后，這些細(xì)胞自我組織成類似于人類胚胎的結(jié)構(gòu)，研究人員將其稱為“類原腸胚”。
胚胎外組織會釋放引導(dǎo)胚胎發(fā)育的化學(xué)信號，這使得類原腸胚能夠模仿“黑匣子發(fā)育期”重要過程。類原腸胚周圍發(fā)育出了為胚胎提供血液供應(yīng)的卵黃囊腔，周圍細(xì)胞還顯示出器官發(fā)生的早期跡象，例如神經(jīng)形成，這標(biāo)志著中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的開始。
研究團隊稱這一方法高效且可重復(fù)。在小規(guī)模試驗中，他們能夠產(chǎn)生數(shù)百個類原腸胚細(xì)胞。
類原腸胚排除了產(chǎn)生胎盤的滋養(yǎng)層細(xì)胞，有助于緩解這項研究的倫理問題。該項目遵循國際干細(xì)胞研究指南，并得到了得克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心干細(xì)胞監(jiān)督委員會的批準(zhǔn)。
【總編輯圈點】
盡管可能很少聽到這個名字，但原腸胚形成其實是人類發(fā)育早期階段的一個決定性時刻。這個過程從受精后14天左右開始，持續(xù)一周左右。科學(xué)界目前對原腸胚形成的理解基本局限于實驗?zāi)Ｐ?，無法直接對其開展研究，因為這個階段的人類胚胎很難獲得，部分原因是國際指南將培養(yǎng)人類胚胎的時限控制在受精后的14天內(nèi)。此次研究的意義正在于此：其不但能幫助人類進一步了解所謂的“黑匣子發(fā)育期”，還突破了以往的限制。
