干细胞模拟人类胚胎早期发育，傅剑平课题组取得重要突破学术资讯

来源：学术经纬

▎学术经纬/报道

我们都知道，药物多多少少会对人体带来一些副作用。在成人中，我们可以通过临床试验来评估药物的潜在风险。可是对于还在妈妈肚子里的胎儿，显然是不能做临床试验的。这就带来一个比较吓人的数据——据统计，孕妇怀孕早期最常使用的54种药物里，只有4%的药物有着明确且清晰的安全风险标注。许多药物对胎儿的风险，我们其实并不清楚。

▲本研究负责人傅剑平教授（图片来源：密西根大学）

今日《自然》杂志在线发表的一篇论文，有望让这一尴尬的数字成为历史。美国密西根大学（University of Michigan）傅剑平课题组开发了一种突破性的干细胞平台，能模拟胚胎的早期发育。研究人员们指出，这个平台能让我们了解更多关于胚胎发育的秘密，也能用来评估不同药物对胚胎发育的影响。

具体来看，这个平台的建立，离不开生物学家和工程学家们的紧密合作——生物学家们让干细胞能够按特定的结构进行排列，以模拟胚胎早期发育的过程；而工程学家们则开发了一种微流体系统。它不但有模拟子宫壁的凝胶结构，还能不断为这些干细胞提供营养，帮助它们发育。

视频来源：参考资料[2]

“在常规的3D培养中，只有不到5%的干细胞簇会发育成类似于胚胎的结构，” 傅剑平教授说道：“利用这个微流体系统，我们能够精准地控制培养的环境。在产生这些类胚胎结构上，我们的效率超过了90%。”

在这套系统中，干细胞会逐渐长成小的细胞群落，然后形成一个中空的球状结构。随后，就像早期胚胎着床那样，这个“模拟胚胎”会陷入到模拟子宫壁的凝胶中，这就形成了一个上胚层（epiblast）的模型。

通过调节微流体系统里的化学信号，研究人员们又能控制干细胞的分化，形成另外两个全新的模型：一个模拟胎儿下半部分的早期发育，一个模拟胎儿上半部分的早期发育。

▲这套微流体系统能产生三种不同的胚胎发育早期模型（图片来源：参考资料[1]）

研究人员们指出，这个系统能够可靠地造出成百上千个“模拟胚胎结构”，用作科学研究。这些结构本身并不会真的发育成胎儿。而且为了规避伦理风险，科学家们也会按期终止实验。

这个平台具体有啥意义呢？研究人员们指出，在过去，关于人类发育的洞见极为有限。这些信息要么来自大型动物，要么来自完整的人类胚胎。很显然，我们无法大规模地用它们来了解药物和化学品的安全性。

“我们对药物如何影响胚胎发育的知识是匮乏的，这是一个严重的公共卫生问题，”傅剑平教授说道：“我们的干细胞结构能够模拟胚胎，有望填上早期人类发育的知识空缺。”

参考资料：

[1] Yi Zheng et al., (2019), Controlled modelling of human epiblast and amnion development using stem cells, Nature, DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1535-2

[2] Breakthrough stem cell platform could shed light on mysteries of early human development, Retrieved September 11, 2019

来源：global_academia 学术经纬

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5MDQzNjY2OA==&mid=2247494666&idx=2&sn=11b6f837fd915e7aced682d4e387ff09&chksm=ec1d4f59db6ac64f7f3c2ab2c1e04e9ab4eb174fcd97c81e0448e2913300e22f9c92d12efa2d&scene=27#wechat_redirect

电话：（010）86409582

邮箱：kejie@scimall.org.cn