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利用人胚胎干细胞构建出对称性

  人类胚胎如何打破对称性是一个谜。在一项新的研究中,来自美国洛克菲勒大学的研究人员利用人胚胎干细胞(ESC)在实验室中构建出早期人类胚胎模型,并且这种模型要比之前任何实验室构建的胚胎模型都要复杂。他们还发现蛋白BMP4的使用破坏这些胚胎模型(称为胚状体)的对称性,或者说从圆球体变为一种具有前端和后端的结构。令人吃惊的是,这能够发生在含有BMP4但没有母体因子或胚胎外组织的胚状体(embryoid)中。相关研究结果发表在2019年7月的Nature Cell Biology期刊上,论文标题为“A 3D model of a human epiblast reveals BMP4-driven symmetry breaking”。

  来自洛克菲勒大学干细胞生物学与分子胚胎学实验室。

利用人胚胎干细胞构建出对称性

  论文共同通讯作者、洛克菲勒大学干细胞研究员Ali Brivanlou表示,“这种对称性破坏过程是发育生物学的一个重要圣杯。我真地觉得我在研究我们自己存在的最神秘的方面之一。”

  这些研究人员将分离的人胚胎干细胞置于含有水凝胶和胞外基质样支架的培养皿中,发现它们将自我组装成与10天大的人类胚胎(即所谓的上胚层阶段)相当的球体,即胚状体。当他们添加BMP4时,这些胚状体出现了前后极性,包括类似原始条纹的迹象,从而在胚胎中建立了中线。

  根据干细胞研究人员遵循的现行伦理准则,对实际人类胚胎的研究只能持续14天。美国哈佛医学院院长、干细胞科学家George Daley(未参与这项新的研究)表示,这项研究“肯定会暗示科学正在向这一规则发起挑战”,并补充道,基于这些发现,干细胞科学家将不得不改写他们的指导方针。

  美国凯斯西储大学生物伦理学家Insoo Hyun(未参与这项新的研究)对此评论道,“随着胚胎模型变得更加完整,并且向我们展示受精后人体如何发育,人们可能会开始想知道:这些模型在什么时候才能真正成为真实的东西?”

  这些研究人员计划利用这些胚状体构建更复杂的胚胎发育模型。

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