科学家利用人类干细胞来模拟胚胎发育的最早阶段。

多个研究小组独立报告说，他们培育出的细胞球看起来像人类囊胚，在卵子被精子受精后4天左右形成。两个小组于3月17日在《自然》杂志发表了他们的研究结果；上周，另外两个小组在bioRxiv预印本服务器上报告了类似的结果，4未经同行评审的数据。这些实验提供了一个进入人类发育关键时期的窗口，也提供了一个不用对人类胚胎进行实验就可以更好地了解妊娠丢失和不孕的机会，密歇根大学安阿伯分校的一位生物工程师。

科学家们目前对这一早期发展阶段的一些了解已经出现来自人类胚胎研究。但从伦理的角度来看，获得这些胚胎的机会是有限的，而且受到严格的监管。科学家们说，由于实验室里用人类干细胞培育的囊胚与人类胚胎不同，它们可能会避免人类胚胎研究的一些伦理限制，并可能增加这类研究的机会。他们并不期望新的囊胚样结构能够发育成完整的胚胎。

研究人员以前在实验室里用小鼠干细胞培育囊胚5，但是老鼠和人类有不同的发育途径，因此产生的结构并不是人类发育的完美模型。

最新的研究是“真正地将所有的片段放在一起，这样你就可以潜在地模拟胚胎在其最早阶段是如何发育的，”珍妮特·罗桑特说，加拿大多伦多儿童医院的发育生物学家。“这是一个我们不太了解的时期。”

在怀孕期间，囊胚会在7或8天左右植入子宫壁。在这一点上，它有一层外层的细胞，可以形成胎盘，还有一团内部的细胞，有可能发育成胎儿。

科学家以前使用过人类胚胎干细胞为了观察胚胎发育的后期，在囊胚植入后的18到20天左右6。但是新的实验是在实验室中建立模型的最早的发展阶段。

这个阶段的一些知识来自于在实验室中培育人类胚胎的研究小组用于最多13天。大约有十几个国家的法律，以及国际干细胞研究学会（ISSCR）发布的指导方针，将实验室中的胚胎发育限制在受精后14天内。这时，着床完成了，胚胎中出现了所谓的原始条纹，标记内部细胞变得更加分化和复杂的点。

在两个自然研究之一1中，位于达拉斯的得克萨斯大学西南医学中心和中国昆明医科大学的一组科学家用一系列生长因子处理人类干细胞，形成人工囊胚，称为“人类囊胚”。研究人员表明，他们可以利用从人类胚胎中提取的干细胞，或者利用已被重编程为干细胞的成年皮肤细胞来实现这一点

在另一项同行评议的研究中，澳大利亚克莱顿莫纳什大学的Jose polo和他的同事重新编程成人皮肤细胞以产生细胞混合物，其中一些发育成人类卵裂球。

“[人类卵裂球]完全等同于人类胚胎吗？德克萨斯州休斯顿莱斯大学的干细胞生物学家Aryeh Warmflash问道几乎肯定不是。它是囊胚期胚胎的一个相当好的模型吗？我想可能是这样的。”

两个研究小组都展示了他们的人工结构像囊胚一样，中间有一个空腔，一个角落有大量的细胞，这些细胞可以在真正的囊胚中继续发育成胎儿组织。他们还发现，这些结构包含三种构成胚泡的标志性细胞类型。他们还诱使人类胚泡“植入”到塑料板上，并在胚泡植入子宫壁后成熟为类似于人类胚泡的状态。

研究人员对这些方案很熟悉，比如Fu，他曾见过类似的方法来培育小鼠胚泡。“尽管如此，这是一个非常重要的下一步，”他说。

发布预印本的两个团队在研究扩展多能干细胞时显示出相似的结果。

“展望未来，我们希望利用这个模型对人类早期发育有更深入的了解，并了解不同的基因功能，以及它们的功能“突变，”西南大学的分子生物学家Jun Wu说，他领导了一项自然研究1尽管如此，研究小组还是承认他们的方法可以改进。《自然》杂志和《自然》杂志的两项研究都报道，只有大约10%的重编程或转化细胞发育成人类的卵裂球。另外，两个研究小组都承认，在这些结构中有一些细胞在人类胚泡中并不常见。

“这是一个好的开始，”罗森特在谈到这些研究时说。但基于这些因素，“你可以预测它不会有难以置信的可复制性”。

发表在《自然》杂志上的两个研究小组都不允许它们的结构生长超过大约相当于2周大胚胎的长度，同时也不忘14天的规则限制人类胚胎在实验室的生长，一些发育生物学家认为，这些人工结构与人类胚胎有一个关键的区别。科学家们并不认为这些结构在这个发展阶段之后还能存活，基于证据，表明小鼠卵裂球在植入小鼠子宫时不会发育成胚胎，但它们与人类卵裂球的相似性仍然引起伦理问题。ISSCR已经意识到了这一点，并将于5月发布关于胚胎样结构研究的修订指南。

这些模型结构的复杂性以及对其发育潜力的不确定性以及是否应将其视为胚胎使得这项工作很难获得资金。在美国，国立卫生研究院https://www.nature.com/articles/d41586-020-00127-z“data track category=”body text link“>一直不愿资助这类工作，引用了联邦法律中被称为Dickey–Wicker修正案的一部分，禁止政府资助创造或破坏人类胚胎的研究。研究人员辩称，这种结构不同于天然人类胚胎，并呼吁该机构明确指导其资助决策的标准。

该机构的政策办公室去年召集了美国国家科学院、工程院和，和华盛顿的医学界讨论这一领域的里程碑。本月，美国国家卫生研究院科学政策主任Carrie Wolinetz说https://osp.od.nih.gov/2021/03/11/人类胚胎发育/“写道，该机构将考虑为基于干细胞的模型结构提供资金，以模拟胚胎发育的具体情况

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00695-8