在這一過程中,小鼠的所有器官發育指標都正常,研究登上Nature。

而且,他們現在已經能夠“從零開始”,在人造子宮內培育小鼠受精卵瞭。

這是怎麼做到的?

耗時7年,做出人造子宮

這一人造子宮,耗時7年打造,其中包含恒溫箱、營養物質和通風系統。

首先,研究人員會將人類臍帶血清,添加到玻璃小瓶中。

然後,將小鼠胚胎放置在玻璃小瓶內。

這些瓶子會被連在一個輪子上,輪子會緩慢旋轉,避免胚胎附著在玻璃瓶子上。

因為,一旦不小心附著在瓶身上,胚胎就會發生變形,直接死亡。

接下來,科學傢們會將恒溫箱與通風系統相連,讓通風設備泵入氣體混合物,為胚胎提供氧氣和二氧化碳,並合理控制氣體濃度、壓力和流量。

研究人員表示,這能迫使氧氣進入細胞,加速胚胎中血液系統和器官系統的工作。

但目前,研究人員最多隻能在人造子宮中將這些小鼠胚胎培養至第11天(完整妊娠期約20天),類似於人類的胎兒階段

在這之後,小鼠胚胎會變得太大,以至於缺乏胎盤所能提供的自然血液供應、且氧氣無法通過,最終死亡。

這也是研究人員計劃克服的下一個障礙。

他們計劃采用營養液或人工血液,讓胚胎繼續存活下去。

目前,利用這種方法,他們已經成功培育瞭1000多個小鼠胚胎。

在進行這項研究的過程中,研究人員還向正在發育的小鼠胚胎中加入瞭毒素、染料、病毒和人類細胞,觀察實驗結果。

進行這一系列研究的目的,是觀察到胚胎完整的發育過程。

此前,科學傢們要想研究胚胎,隻能不斷從動物子宮中取出,像“拍快照”一樣觀察發育過程。

現在,他們可以直接在人造子宮中,對胚胎進行培育、觀察。

加州理工學院的生物工程教授Magdalena Zernicka-Goetz表示:“這項工作,為研究實驗小鼠的模型,打開瞭一扇新時代的大門。”

這項研究,對於流產、受精卵移植等研究都有幫助;此外,也有助於研究基因突變或缺失,會如何影響胎兒發育。

下一步:人類

不過,這些以色列科學傢表示,他們的下一個研究對象也許是人類胚胎。

當然,他們還面臨一個規則的束縛。

涉及人體胚胎研究,有一個國際公認的14天規則——全球科學傢們同意,不允許人類胚胎在實驗室中發育超過兩周。

這是因為,在兩周後,胚胎將開始進行細胞分化、長出頭部。

但部分胚胎科學傢認為,14天太短,限制瞭他們的研究。

這項的通訊作者Jacob Hanna就表示:“我們進行人類胚胎研究時,隻能從人工流產的胚胎(胎兒)上獲取人體組織。”

否則,用試管嬰兒的方式培養出的胚胎,不到兩周就得被破壞。

“既然如此,為什麼不能等它長到40天左右,再進行處理呢?”

Hanna表示,如果確實涉及到倫理上的問題,也可以對人類胚胎進行改造,使其無法充分發育。

他認為,進一步研究人體胚胎,對於胚胎醫學來說,將會是一個重大的進步。

其中一個應用方向,就是培養胚胎中原始器官的細胞,並用於器官移植。

不過,他也堅稱,科學傢們不會嘗試用這種方式來完成“懷孕”的過程,何況這在大多數國傢都是被禁止的。

作者介紹

兩位共同一作,均來自位於以色列的魏茨曼科學研究所。

論文一作Alejandro Aguilera Castrejon,生命科學博士在讀,主要研究方向是表觀遺傳重編程和多能幹細胞。

共同一作Bernardo Oldak,博士,與Alejandro Aguilera Castrejon同屬於Jacob Hanna的分子遺傳學小組。

通訊作者Jacob H。 Hanna,魏茨曼科學研究所的分子遺傳學教授。

Jacob Hanna的主要研究方向,是胚胎幹細胞生物學、早期胚胎發育和人類疾病模型。

論文地址:https://www.nature.com/articles/s41586-021-03416-3

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