无需精子和卵子，首个人工合成的人类胚胎模型问世

近日，来自英国剑桥大学发育生物学家 Magdalena Zernicka-Goetz 领导的研究团队宣布，在没有精子和卵子的情况下，他们已成功通过重编程胚胎干细胞创造出了全球首个人工合成的人类胚胎模型。目前相关研究已在预印本平台 bioRxiv 上发表。

事实上，2022年8月，Goetz的团队就进行过类似实验——通过人工手段在实验室“合成”了老鼠胚胎。研究人员对小鼠胚胎干细胞、滋养层干细胞和胚外内胚层干细胞进行培养得到了干细胞衍生的合成胚胎，该胚胎模型复制了自然小鼠胚胎从受精到第8.5天的各个发育阶段，产生了具有明确的前脑和中脑区域的头褶、跳动的心脏样结构、神经管和体节组成的躯干、肠管和原始生殖细胞等。这也是科学家首次让人造胚胎拥有了完整的大脑结构。

在此次的研究中，研究团队制造出的胚胎类似于人类发育早期阶段胚胎，没有心脏或大脑，但具备继续形成胎盘、卵黄囊和胚胎本身的细胞。在6月14日于波士顿举办的国际干细胞研究学会年会上的，Goetz描述了将胚胎培养到“相当于自然胚胎发育14天以上的阶段”。

Goetz表示，每个模型结构都是由单个胚胎干细胞生长而来，达到了被称为“原肠胚形成”的发育里程碑的开始，此时胚胎从连续的细胞片转变为形成不同的细胞系，并形成身体的基本轴。在这个阶段，胚胎还没有心脏、肠道或大脑，但模型显示已存在原始细胞，即卵子和精子的前体细胞。

“这是第一个明确有羊膜和生殖细胞、卵子和精子的前体细胞的三个主要细胞谱系人类胚胎模型，”Goetz在采访时表示。

据悉，这项研究的动机是为了了解人类早期发育的“黑匣子”时期。目前，许多国家的法律要求人类天然胚胎不应在实验室培养超过14 天，14天后相关研究工作必须停止，且必须销毁正在研究的人类胚胎，超过14天，研究人员必须使用动物模型来研究胚胎发育的后期阶段，但动物胚胎并不一定能反应人类胚胎的相应过程，而人工合成的胚胎模型则可以规避这项限制。目前，实验室培养的合成人类胚胎并不在英国以及其他大多数国家的现行法律管辖范围内。

研究人员表示，这一研究可能有助于推进对遗传病或流产原因的了解。伦敦弗朗西斯·克里克研究所干细胞生物学和发育遗传学负责人Robin Lovell-Badge表示：“这个研究目的是，如果科学家真的用干细胞模拟出了正常人类的胚胎发育，人类就可以获得大量关于我们如何开始发育，以及可能出现问题的信息，而不必使用早期的胚胎进行研究。”

不过，这项研究同时也引发了法律和伦理方面的争议。伯明翰大学功能基因组学副教授Ildem Akerman指出，尽管研究团队称其为“合成”胚胎，但它们并不是真正意义上的合成胚胎，因为它们不是从零开始而是由胚胎中的活干细胞中提取而来的。同时，这些结构能否成长为一个有生命的生物，目前也是一个未解之谜。根据此前的报道，从小鼠细胞中培养的合成胚胎与天然胚胎几乎全然相同，然而在植入雌性小鼠的子宫后，这些胚胎并未发育成活。

弗朗西斯克里克研究所教授James Briscoe表示，“这与体外受精（IVF）产生的人类胚胎不同，体外受精有一个既定的法律框架，但目前还没有明确的法规来管理干细胞人类胚胎模型。因此，业内迫切需要制定法规，为人类胚胎干细胞模型的创造和使用提供一个框架。”