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世界首次！中国科学家用干细胞创造人工“猴胚胎”

2023.4.07

　　人类干细胞来源的囊胚显示出与正常囊胚相似的形态和细胞谱系。然而，研究它们的发展潜力的能力是有限的。

　　2023年4月6日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）刘真、孙强及和清华大学周帆在Cell Stem Cell 在线发表题为“Cynomolgus monkey embryo model captures gastrulation and early pregnancy”的研究论文，该研究用原始ESCs构建了形态和转录组学上类似于囊胚的食蟹猴胚细胞。这些囊胚经长时间体外培养(IVC)发育为胚盘，形成卵黄囊、绒毛膜腔、羊膜腔等结构。

　　通过单细胞转录组学或免疫染色观察IVC食蟹猴胚细胞的原始生殖细胞、原肠胚细胞、内脏内胚层/卵黄囊内胚层、三层胚层和血液内皮祖细胞。此外，将食蟹猴胚细胞移植到代孕体上可以实现妊娠，孕激素水平和早期妊娠囊的存在表明了这一点。总之，该研究结果揭示了食蟹猴胚细胞体外原肠胚形成和体内早期妊娠的能力，为剖析灵长类胚胎发育提供了一个有用的系统，而不存在与人类胚胎研究相同的伦理问题和获取挑战。

　　由于有限的样本可用性和伦理限制，人类胚胎发生和器官发生的分子机制在很大程度上仍然不清楚。基于自组织和分化能力，多能干细胞(pluripotent stem cells, PSCs)可以在特定条件下诱导形成胚状结构(包括blastoids, embryoids及gastruloids)，为体外研究胚胎发育提供了有用的工具。小鼠囊胚细胞来源于胚胎干细胞(ESCs)和滋养细胞干细胞(TSCs)或扩展多能干细胞(EPSCs)，已被证明具有有限的分化潜力，可以产生具有胚胎-胚轴的适当胚胎样结构。

　　另一种由ESCs、TSCs和胚胎外内胚层干细胞(XENs)制成的小鼠胚胎模型，可以通过体外培养系统部分模拟除原肠胚形成外的着床周发育。然而，在胚胎植入后，啮齿动物和灵长类动物的发育特征变得更加不同。最近，在特定的诱导方案下，使用人原生PSCs或EPSCs成功生成了与囊胚形态和转录组相似的人囊胚，这为研究体外人囊胚发育提供了一个可靠的模型。然而，由于伦理问题，评估体内或体外发育潜力的长期长时间培养和着床后体内母体移植不允许用于人囊胚细胞。因此，迫切需要一个解决物种间差异、样本限制和伦理考虑的新模型。

文章模式图（图源自Cell Stem Cell ）

　　作为与人类进化密切相关的物种，猕猴等非人类灵长类动物(NHPs)为研究灵长类动物的发育和疾病提供了理想的模型。在本研究中，基于一种优化的方案，使用naive cynomolgus monkey ESCs (cyESCs)生成了猴(cynomolgus macaque, Macaca fascicularis)囊胚。广泛的形态、分子和功能表征表明，这些囊胚可以模仿基本的囊胚样结构，并实现主要的谱系生成。

　　重要的是，体外培养、体内移植和单细胞分析表明，食蟹猴胚细胞可以随着三种主要胚层的出现和怀孕而启动原肠胚形成。该研究成果是灵长类动物胚胎模型研究领域的重要进展，为剖析灵长类动物胚胎发生和器官发生提供了必要的系统。

　　参考消息：

　　https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(23)00080-2

胚胎食蟹猴胚细胞

iNature

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