在生命最早之初，受精卵經(jīng)過多次分化、分類，形成胚胎，但在胚胎著床在母體子宮壁之前，早期胚胎經(jīng)歷著什么？這對人類來說，是個(gè)還未打開的黑箱，充滿神秘。

英國劍橋大學(xué)生理、發(fā)育與神經(jīng)科學(xué)系教授馬格達(dá)萊娜·澤內(nèi)卡－戈茨（Magdalena Zernicka－Goetz）帶著她的團(tuán)隊(duì)，給“黑箱”打了一束光進(jìn)去。

在培養(yǎng)皿里，澤內(nèi)卡－戈茨將小鼠的胚胎干細(xì)胞和滋養(yǎng)層干細(xì)胞放在一起，實(shí)現(xiàn)了人類第一次體外構(gòu)建人造小鼠胚胎。這將增進(jìn)科學(xué)家對哺乳類動(dòng)物最初發(fā)育階段的了解，促進(jìn)早期流產(chǎn)難題的破解。3月2日，這項(xiàng)研究成果發(fā)表于美國《科學(xué)》雜志。

“我們把這兩種干細(xì)胞放在一起，讓他們進(jìn)行‘對話’，這是之前沒有人做過的。我們發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞無需我們的幫助，就可以自主地發(fā)育了?！?澤內(nèi)卡－戈茨對英國《新科學(xué)人》雜志表示。

在澤內(nèi)卡－戈茨的實(shí)驗(yàn)室里，人造小鼠胚胎在一滴凝膠基質(zhì)中被培育起來，復(fù)刻了在子宮中早期胚胎發(fā)育的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

干細(xì)胞是能分化成多種功能細(xì)胞的多潛能細(xì)胞。研究人員將一個(gè)胚胎干細(xì)胞和一小叢滋養(yǎng)層干細(xì)胞混合培養(yǎng)，并放在半固態(tài)的凝膠基質(zhì)中，以形成三維結(jié)構(gòu)。此前，科學(xué)家已經(jīng)知道，不同種類的干細(xì)胞之間會相互作用。但這次，胚胎干細(xì)胞和滋養(yǎng)層干細(xì)胞相互依靠著、默契地完成了胚胎的早期發(fā)育。

隨著細(xì)胞繁殖，混合的干細(xì)胞逐漸形成一個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)——滋養(yǎng)層會變?yōu)樘ケP，而將生成胚胎的細(xì)胞則分為兩個(gè)部分：一小部分變?yōu)橹信邔樱瑢硇纬杉∪?、骨骼和心臟，而剩下的胚胎細(xì)胞則將發(fā)育成大腦、皮膚和眼睛。

4.5天時(shí)，人造胚胎已經(jīng)像正常的小鼠胚胎一樣，開始分化成身體組織和器官。7天時(shí)，人造胚胎已經(jīng)組織成兩個(gè)解剖學(xué)意義上的斷面，而這兩個(gè)解剖斷面會生成胎盤和小鼠胚胎。

澤內(nèi)卡－戈茨告訴英國《衛(wèi)報(bào)》，這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果令她吃驚，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)結(jié)果表明，人造小鼠胚胎可以像正常的胚胎一樣，在正確的時(shí)間、正確的位置，進(jìn)行自主發(fā)育。

盡管人造胚胎近似真實(shí)胚胎，但研究人員表示，它不可能進(jìn)一步發(fā)育成健康的老鼠，因?yàn)檫@還需要卵黃囊來提供養(yǎng)分。

但研究人員的本意不在于通過人造胚胎實(shí)現(xiàn)體外培育小鼠甚至人類，他們的本質(zhì)目的是為透視著床前胚胎發(fā)育打開一扇新窗。此前，科學(xué)家很難在體外重建胚胎發(fā)育的三維立體結(jié)構(gòu)，而在母親的子宮內(nèi)又因?yàn)榕咛ヌ?，難以通過超聲波觀察到細(xì)節(jié)。

值得一提的是，這是澤內(nèi)卡－戈茨時(shí)隔不到一年，再次發(fā)表令生物界矚目的研究。

2016年5月，以她為通訊作者的論文發(fā)表在《自然·細(xì)胞生物學(xué)》上，成功模擬人類胚胎著床過程，體外培養(yǎng)胚胎13天，打破了之前9天的記錄。論文一發(fā)表，生物界紛紛熱議。哺乳動(dòng)物早期發(fā)育的相關(guān)研究被限定在嚴(yán)格的倫理規(guī)范中，英美等國規(guī)定，培育人類胚胎不能超過14天，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)間點(diǎn)過后被認(rèn)為已經(jīng)是一個(gè)獨(dú)立個(gè)體。澤內(nèi)卡－戈茨團(tuán)隊(duì)完成的“13天”已經(jīng)很靠近界線。

回頭看來，去年的這項(xiàng)研究為澤內(nèi)卡－戈茨的下一步計(jì)劃鋪平了道路。接下來，她希望能在是使用人類細(xì)胞在體外構(gòu)建類似的人造胚胎。

“我們認(rèn)為一種可能可行的方式是，在14天內(nèi)，使用人類胚胎干細(xì)胞及胚胎外干細(xì)胞，像人造小鼠胚胎一樣，去模擬人類自然胚胎的早期發(fā)育過程?！?澤內(nèi)卡－戈茨在一份聲明中表示。

但嘗試人造人類胚胎，除了更為嚴(yán)苛的倫理限制之外，也面臨著技術(shù)障礙。比如，如何從人類胚胎中提取滋養(yǎng)層細(xì)胞尚沒有解決。而在此次的人造小鼠細(xì)胞中，胚胎干細(xì)胞和滋養(yǎng)層干細(xì)胞之間的“交流”似乎是引發(fā)胚胎自主發(fā)育的重要原因。