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《自然》論文:人工模型生成一種幹細胞來源的合成小鼠胚胎

《自然》論文:人工模型生成一種幹細胞來源的合成小鼠胚胎

自然形成和合成胚胎對比圖2,可見大腦和心臟的形成。 Amadei和Handford 供圖

中新網北京8月26日電 (記者 孫自法)國際著名學術期刊《自然》最新發表一篇發育生物學論文,研究人員描述了生成一種幹細胞來源的合成小鼠胚胎。這一胚胎模型複製了自然小鼠胚胎從受精到第8。5天的各個發育階段,包括清晰腦區域、一個神經管以及一個搏動的心臟樣結構的形成。此外,該模型能夠複製自然小鼠胚胎中觀察到的基因敲除結果。

該論文認為,這一發現提出了一種可能,可使用此類模型理解調控發育早期階段的因素,而無需使用實驗動物。

《自然》論文:人工模型生成一種幹細胞來源的合成小鼠胚胎

論文通訊作者Magdalena Zernicka-Goetz。 Simon Zernicki-Glover 攝

據介紹,胚胎幹細胞能夠在實驗室形成胚胎樣結構,但是這些模型無法全然模擬發育的所有階段,例如,它們無法完全概括一個稱為神經胚形成的過程(即神經管的形成,它最終會分化為腦和脊髓)。

論文通訊作者、美國加州理工學院馬格達萊納·澤尼卡·戈茨(Magdalena Zernicka-Goetz)和同事及同行合作,在實驗室裡裝配了幹細胞來源的小鼠胚胎,組合使用了胚胎幹細胞、滋養層幹細胞和誘導胚外內胚層幹細胞,所有細胞皆來自小鼠。結果產生的ETiX胚狀體(ETiX-embryoid)模型能夠發育到神經胚形成之後,即相當於自然小鼠胚胎至受精後8。5天,並形成了所有腦區域、一個神經管、一個搏動的心臟和一個腸管。

《自然》論文:人工模型生成一種幹細胞來源的合成小鼠胚胎

自然形成和合成胚胎對比圖1,可見大腦和心臟的形成。 Amadei和Handford 供圖

論文作者提到,該模型能夠透過自組織幹細胞型別實現此結果,無需外部訊號調節。在進一步實驗中,他們成功展示了敲除Pax6基因(參與眼部和其他感覺器官的發育)的胚狀體模型,導致的效果和自然Pax6敲除的小鼠胚胎相似。

論文作者總結說,ETiX-embryoids提供了一個有用的生理學胚胎髮育模型,可為研究發育和疾病機制提供新機會。(完)

【編輯:田博群】