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本周《自然》Insoo Hyun、Amy Wilkerson和Josephine Johnston发表文章解释了14天规则,认为这一规则过去所以有效,主要是因为过去实验技术上无法实现人类胚胎培养超过14天的能力。那么现在的技术上已经完全不是问题,打破这一规则是早晚会发生的事情,或许已经发生。
最新《自然》论文通信作者,纽约洛克菲勒大学发育生物学家Ali Brivanlou说,科学家对许多动物的胚胎发育过程已经比较熟悉,例如对鱼、小鼠和青蛙,但是对人类自己的胚胎发育细节不够了解。
英国剑桥大学发育生物学家Magdalena Zernicka-Goetz等利益小鼠胚胎建立了胚胎细胞培养技术。许多科学家试图在平面培养的单层细胞基础上改变刺激条件诱发胚胎形成,但是她的小组选择使用凝胶矩阵培养方法,这种方法可以有更高的氧浓度。小鼠胚胎可以在体外培养到原肠胚形成后阶段,这一阶段是从单层细胞形成立体器官的过程。Zernicka-Goetz说,胚胎发育真是一个不可思议的奇迹。在《自然细胞生物学》论文中,她的团队描述了如何将这种方法作为人类胚胎培养的技术,人类胚胎来自人工受精诊所的捐赠。Zernicka-Goetz和Brivanlou发现,人类胚胎发育过程中,基因表达模式和其他动物非常类似。这些研究与1956年的一项关于人类胚胎结构研究数据进行了比较。过去科学家研究人类胚胎只能根据临床治疗过程中不同阶段的人类胚胎进行研究。
研究对人类胚胎的细胞分化过程进行了仔细研究,发现了人类胚胎发育过程中独特的细胞发育特点。例如Brivanlou等发现,一群细胞在胚胎10天左右出现,在12天时这些细胞全部消失。科学家仍然不知道这些胚胎细胞的功能,这些细胞大约占胚胎细胞的5-10%。这些细胞或许是形成过渡器官,或许是辅助细胞运输的轨道,出生时这些细胞都失去意义,逐渐消失。Brivanlou认为,这似乎是在身体内发现一种新的器官一样。
细胞培养方法也发现在人类和小鼠胚胎发育过程中某些基因表达存在的差异,这说明啮齿类动物不是研究人类胚胎发育的理想模型。
这一技术可能会被许多科学家关注。澳大利亚墨尔本大学干细胞学家Martin Pera说,这类研究可帮助科学家利用胚胎制造人类胚胎干细胞。利用这种技术,可以对某些有毒有害物质对胚胎发育畸变效应的研究。
试管婴儿技术也会受到这一技术的影响,纽约人类生育中心主任Norbert Gleicher说,移植到人类子宫内大约50%的胚胎无法存活。体外人类胚胎研究将帮助科学家理解这种现象的原因。曾经和Brivanlou合作研究的Gleicher说,胚胎移植过程对临床医生来说是个大黑箱。Gleicher已经开始使用这种技术研究该中心的人类胚胎。
科学家所以制定14天人类胚胎研究规则,主要是认为这个时间是人类生命的开端,因为是这个时间是形成双胞胎的最后阶段。
Zernicka-Goetz和Brivanlou不认为超过14天的胚胎能够存活,因为小鼠胚胎研究提示,胚胎发育需要来自母体的非常复杂的激素和营养条件。为了形成一个生命体,胚胎需要一个子宫这样的立体结构和条件,用实验室细胞培养只能进行早期发育的研究。为了研究复杂生命胚胎发育过程,科学家已经用灵长类和牛的胚胎进行研究。
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Naturepaper:
http://links.ealert.nature.com/ctt?kn=3&ms=NTEzMDE1NDYS1&r=ODU2Nzg5MTA0ODkS1&b=2&j=OTIwNTAyODEzS0&mt=1&rt=0
NatureCell Biology paper:
http://links.ealert.nature.com/ctt?kn=27&ms=NTEzMDE1NDYS1&r=ODU2Nzg5MTA0ODkS1&b=2&j=OTIwNTAyODEzS0&mt=1&rt=0
News& Views article:
http://links.ealert.nature.com/ctt?kn=2&ms=NTEzMDE1NDYS1&r=ODU2Nzg5MTA0ODkS1&b=2&j=OTIwNTAyODEzS0&mt=1&rt=0
Commentarticle:
http://links.ealert.nature.com/ctt?kn=31&ms=NTEzMDE1NDYS1&r=ODU2Nzg5MTA0ODkS1&b=2&j=OTIwNTAyODEzS0&mt=1&rt=0
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