一些新报道的在实验室培养皿中生长的细胞团被誉为科学家在实验室制造的最接近人类胚胎的东西。
这些实体是人类胚胎模型——由干细胞产生的大量细胞，模仿胚胎发育某些阶段的某些特性。这项成就使研究人员有机会观察第一周左右的人类发育情况，此时胚胎必须植入子宫才能进一步发育。直到现在，植入后阶段还没有在实验室培养皿中重现。
六月和七月报告的六项研究描述了胚胎模型，这些研究同时引起了兴奋和担忧。
对于研究这些胚胎模型的研究人员来说，人造胚胎是胚胎植入子宫后深入了解人类发育“黑匣子”的新工具。它们很有用，因为捐赠的人类胚胎供应短缺，而且研究人员可以对它们进行的实验类型也受到限制。
6 月 27 日，剑桥大学和加州理工学院的发育和干细胞生物学家 Magdalena Żernicka-Goetz 在讨论她实验室制作的胚胎模型的新闻发布会上表示，约 60% 的妊娠在植入前、植入期间或植入后不久失败。Żernicka-Goetz 说，从胚胎模型中收集到的见解可能会让人们对许多怀孕失败的原因有新的认识，并导致更好的生育治疗。
但其他人担心这些模型——以及由干细胞制成的卵子和精子——引起了研究人员使用模仿体来创造婴儿的担忧。开发这些模型的科学家表示，繁殖不是他们的目的或意图，这些胚胎模型不可能植入子宫。
尽管如此，这项研究还是提出了如何——以及是否——规范科学家对干细胞制成的胚胎样实体的作用的问题。问题围绕胚胎模型是否可以或应该生长超过相当于受精后正常人类发育的 14 天。批评者警告说，夸大模型的作用或作用可能会损害对科学的信任。
科学新闻 与科学家和伦理学家交谈，以了解有关这些人类胚胎模型的更多信息。
什么是人类胚胎模型？
国际干细胞研究学会主席阿曼德·克拉克（Amander Clark）表示，在回答这个问题之前，我们首先需要了解人类胚胎是卵子和精子受精的产物。
另一方面，胚胎模型是由多能干细胞自组装而成的，这些干细胞有能力在体内产生几乎任何类型的细胞。“因此，胚胎模型不符合胚胎的临床、医学或科学定义，因为它们不是源自两个配子受精的产物，”加州大学洛杉矶分校的干细胞科学家、发育生物学家和遗传学家克拉克说。
多年来，科学家们利用捐赠的人类胚胎或胚胎模型研究了人类发育的第一周左右。序列号：1/5/22）。从这些中，研究人员了解了很多关于囊胚细胞球形成的知识。囊胚有一个外层细胞，将形成胎盘和发育中胚胎的其他支持系统，以及一个内部细胞簇，将形成身体。
但以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所的干细胞生物学家和胚胎学家雅各布·汉纳说，真正的行动发生在生命的接下来几周。受精后第 7 天到第 35 天左右是胚胎构建所有器官的时期。“它从一个细胞球转变为一个结构，街上的任何人都会告诉你，‘这是一个胚胎。’然后剩下的八个月只是胚胎的生长，”他说。
研究人员组装了胚胎模型，其中包含一些但不是全部正常发育所需的细胞类型。新报道的胚胎模型模仿了植入子宫的胚胎中的结构，尽管模仿者没有任何可植入的东西。这些模型正在模拟胚胎发育的一个非常具体的窗口：“胚胎植入时发生的事件，胚胎如何自组装，”克拉克说。“然后他们基本上就会崩溃。”
她说，这些模型都没有完全复制真实的胚胎。例如，没有一个能够形成非常好的滋养外胚层，即在发育后期产生胎盘的细胞层。该层对于胚胎植入子宫非常重要，它还发出信号帮助胚胎的其余部分正常发育。
关于胚胎模型的最新热议是如何开始的？
6 月 13 日，泽尼卡 - 戈茨在波士顿举行的国际干细胞研究学会会议上发表演讲，在演讲结束时，她提出了初步研究结果，当时植入后胚胎模型引起了媒体的关注。这 监护人 该报称赞这项工作是创造人造人类胚胎的突破。
巴塞罗那庞培法布拉大学的发育生物学家阿方索·马丁内斯·阿里亚斯说，这种描述夸大了这一成就。他说，这项工作不是突破，而是渐进式的进步，距离重新创造胚胎还很远。
Żernicka-Goetz 及其同事对人类干细胞进行了基因改造，使其类似于胚胎发育所需的三种类型的细胞：模仿重要的胎盘生成滋养外胚层的细胞，类似于形成卵黄囊的细胞，卵黄囊为胚胎提供营养，直至胎盘接管，以及形成外胚层的细胞——胚胎内将发育成身体的细胞。研究小组于 6 月 27 日在《科学》杂志上报道称，由此产生的细胞球在某些方面与人类胚胎相似。自然.
例如，滋养外胚层在类胚胎结构的外部形成，就像在胚胎中一样。但剑桥大学的合著者贝利·韦瑟比在新闻发布会上表示，当以 3D 结构组装时，它不会产生该层的典型蛋白质，因此它并不是真正的胎盘前体。但该层对于胚胎模型其余部分的组装是必需的，这表明它执行滋养外胚层的一些功能，她说。
其他胚胎模型是如何制作的？
与 Żernicka-Goetz 的团队一样，所有研究小组都从人类干细胞开始。仔细控制生长条件和添加到混合物中的某些类型细胞的数量，使干细胞能够生长成胚胎样结构。这些模型的不同之处在于它们包含的细胞类型数量以及它们能够模仿的真实胚胎的特征。
一组研究人员诱导干细胞形成具有两层组织层的胚胎样结构。这项工作也在 6 月 27 日进行了描述 自然，没有使用基因操作或化学物质来诱导干细胞形成胚胎样结构。耶鲁大学医学院的发育生物学家 Berna Sozen 表示，相反，研究人员依赖干细胞的自组织能力。
所得模型缺乏滋养外胚层。她说，当研究人员意识到组织缺失时，他们认为它的缺失可能会告诉他们其重要性。“在没有这些组织的情况下，你可以看到会发生什么，不会发生什么，然后你 [得到] 关于为什么需要这种组织的非常有力的科学见解。”
马丁内斯·阿里亚斯 (Martinez Arias) 表示，6 月 16 日在 bioRxiv.org 上发布的一份尚未经过同行评审的预印本中描述了中国和密歇根研究人员的另一项努力，该成果在技术上令人印象深刻。但它仍然缺乏胎盘前体层。
最近，研究人员于 7 月 20 日报道，达拉斯 UT 西南医学中心的 Jun Wu 领导的一个团队说服干细胞形成类似胚胎的实体，跨越称为原肠胚形成的重排事件。细胞。在原肠胚形成过程中，胚胎从空心的细胞球转变为多层结构，最终形成形成身体的器官和组织。
这些“类原肠胚周围”模型制造了一些类似于早期神经系统中的组织，可能有助于确认产生卵子和精子的细胞的起源。这些模型还包含卵黄囊，但“我们的模型不是完整的模型，”吴说。“我们没有胎盘组织。”
由于这些模型缺乏滋养外胚层，研究人员必须添加蛋白质来锚定和支持原肠胚，以便它们能够正常发育。
中国的一个研究小组于 6 月 28 日在 bioRxiv.org 上报告了具有卵黄囊的类似原肠胚的初步结果。该团队发现化学物质沙利度胺会改变组织层的形成并中断发育。
吴说，未来，研究人员可能会使用此类模型来了解环境中的化学物质如何影响发育中的胚胎。
Martinez Arias 和其他人之前制作了类原肠胚，可以模拟受精后第 19 天的发育，但那些早期的模型没有卵黄囊。
胚胎模型有重大进展吗？
马丁内斯·阿里亚斯说，在胚胎模型的“淘金热”中，只有两个是真正的进步：吴的原肠胚和汉纳小组制作的胚胎模型。
马丁内斯·阿里亚斯 (Martinez Arias) 表示，6 月 15 日发布在 bioRxiv.org 上的预印本中描述了汉纳的模型，该模型具有卵黄囊和胎盘前体的合理复制品，并且其结构与发育 14 天的胚胎具有“不可思议”的相似性。
汉纳说，获得与真实物体非常相似的胚胎模型的过程是一个漫长的过程。他的团队首先研究出了如何在实验室培养皿中培养小鼠胚胎以度过这个发育阶段。研究人员利用小鼠胚胎作为“实验指南针”，找出了如何用干细胞组装小鼠胚胎模型的方法。从那时起，研究小组使用他们学到的技巧在诱导人类干细胞自组装成接近植入后胚胎的结构的条件下培养它们。
他的团队发现，自组装绕过了胚泡阶段，直接进入类似于植入后胚胎的阶段。“也许胚胎 [模型] 有缺陷，因为我们没有进入囊胚[阶段]。我不这么认为。但我现在不能排除它，”汉纳说。
这些胚胎模型能产生婴儿吗？
不，但这个问题总是会出现。
科学家们对新胚胎模型带来的技术和生物学进步感兴趣。但对于大多数人来说，“真正吸引人们注意的是它们可以用于繁殖的可能性，”位于加利福尼亚州伯克利的非营利性社会正义组织遗传学与社会中心副主任凯蒂·哈森说。
科学家表示，不可能使用这些胚胎模型进行繁殖。“将这些晚期 [胚胎模型] 放入子宫内不仅是非法的，而且实际上，如果我愿意，或者任何人愿意，这些结构永远无法植入，”汉纳说。仅当胚胎由 1 至 64 个细胞组成时才会发生植入。这些植入后模型已经超越了这个阶段。他说，从生物学角度来说，“它永远不会成功。”
吴同意。“这些模型根本不是人类胚胎，”他说。“它们无法产生任何类型的生命。它们本质上只是一群细胞。”
在实验室培育胚胎超过一定阶段也存在法律障碍。在英国，法律禁止培育发育超过 14 天的胚胎，此时胚胎将启动其健身程序。这一限制是在体外受精成为可能后不久就实施的。
但其中一些胚胎模型已经与 14 天发育阶段的胚胎相似。由于这些模型不是通过受精产生的，永远无法产生一个人，一些研究人员认为它们不应该受到 14 天规则的约束。
克拉克说，在美国，没有法律禁止生长超过 14 天的胚胎，但 1995 年的迪基 - 威克修正案禁止美国国立卫生研究院资助对具有“有机潜力”的胚胎或胚胎样细胞的研究。由于这些模型缺乏关键部分，它们没有潜力制造有机体——因此胚胎模型的研究可以获得资助。
国际干细胞协会最近更新了其指南，建议如果科学家想要将受精产生的胚胎培养超过 14 天，他们需要在其管辖范围内寻求公众批准。由于这些模型不是胚胎，该协会的指导方针建议，可以对它们进行培养，直到出现一种称为原条的结构，这表明胚胎开始构建身体。
马丁内斯·阿里亚斯说，该领域大多数科学家的目标是了解细胞组装胚胎然后形成身体所有器官和组织的过程。建造一个完美的胚胎复制品既没有必要，也不是可取的，甚至可能是不可能的。“我当然不认为这是我们想要做的事情，或者我们应该做或应该说的事情，”他说。“而这并不是即将发生的事情。”
马丁内斯·阿里亚斯说，即便如此，科学家们仍需要按下暂停键来彻底评估类胚胎结构，并确定它们如何帮助理解人类发育。“我希望现在我们都能以一种对研究有用的方式开发这些系统，而不是试图看看我们可以进入太空多远，而不考虑如何返回。”
哈森说，现在就需要开始与公众对话，讨论胚胎模型在科学、哲学和法律上代表什么，以及如何在道德上使用它们。“我们现在需要考虑它们，因为事实并非如此，也不应该是这样，科学家目前可以用这些模型做的技术限制应该定义伦理讨论以及伦理限制应该是什么。”
