人类胚胎模型可以帮助更道德地打开早期发育的"黑匣子"

受精后 8 到 10 天，卵子通过输卵管，钻入子宫壁，标志着怀孕的开始（医学上）。植入后，胚胎继续生长发育。此时，主要器官和身体系统正在形成，发育中的胚胎很容易出现先天缺陷。

出于伦理和技术原因，研究胚胎以深入了解其复杂的发育过程是非常困难的。不过，以色列魏兹曼科学研究院的研究人员可能已经找到了一种方法。

这项研究的通讯作者雅各布-汉纳（Jacob Hanna）说："戏剧性的时刻在第一个月；怀孕的其余八个月主要是大量的生长。但第一个月在很大程度上仍是一个黑箱。我们的干细胞衍生人类胚胎模型为窥探这个黑箱提供了一种合乎道德且容易获得的方法。它密切模仿了真实人类胚胎的发育过程，尤其是其精致细腻的结构的出现。"

研究人员借鉴了之前仅用干细胞制作合成小鼠胚胎模型的经验。与之前的研究一样，他们从多能干细胞开始，这种干细胞有能力分化成许多细胞类型，但不是所有。但研究人员对多能干细胞进行了重新编程，使其恢复到更早的状态，即所谓的天真状态，使其能够分化成任何类型的细胞。

他们将幼稚多能干细胞分为三组。准备发育成胚胎的细胞保持原样。另外两组中的细胞只用化学物质处理--即基因未修改--开启某些基因，目的是使它们分化成维持胚胎所需的三种组织类型之一。混合后不久，细胞就聚集在一起，其中约1%的细胞自我组织成完整的胚胎状结构。

汉娜说："根据定义，胚胎是自我驱动的；我们不需要告诉它该做什么--我们只需释放其内部编码的潜能。一开始就混合正确类型的细胞至关重要，而这些细胞只能来自没有发育限制的天真干细胞。一旦做到这一点，胚胎样模型本身就会说，'开始！'"。

胚胎样结构在子宫外正常发育了8天，达到了相当于人类胚胎发育第14天的发育阶段，也就是自然胚胎获得结构、开始发育身体器官的阶段。

研究人员发现，他们的胚胎模型在结构上与旧教科书中的天然人类胚胎相似。他们甚至还观察到了制造人绒毛膜促性腺激素（hCG）的细胞，这种激素用于妊娠测试，而且非常活跃。将这些细胞的分泌物用于家庭妊娠测试，结果呈阳性。

"许多妊娠失败都发生在最初几周，往往是在妇女知道自己怀孕之前。这也是许多出生缺陷的起因，尽管它们往往在很晚的时候才被发现。我们的模型可以用来揭示确保这一早期阶段正常发育的生化和机械信号，以及这种发育可能出错的方式。

他们的研究已经为未来的研究开辟了一个新方向。研究人员发现，如果胚胎在第三天（相当于自然胚胎发育的第10天）没有被胎盘形成细胞正确包裹，其内部结构就无法正常发育。

"胚胎不是一成不变的，"汉娜说。"它必须在正确的组织中拥有正确的细胞，而且必须能够不断进步--这是关于存在和成为。我们的完整胚胎模型将帮助研究人员解决决定胚胎正常生长的最基本问题。"

研究人员说，他们的胚胎模型可以揭示出生缺陷和不孕症类型的原因，还能带来培育移植组织和器官的新技术。它还可以提供一种不需要活胚胎的实验方法，例如确定药物对发育的影响。

这项研究发表在《自然》杂志上。