文|知社学术圈

来自密歇根大学安娜堡分校的傅剑平团队近期发表了一项研究，报道了一种可以成功模拟人类胚胎着床后关键过程的系统。该系统在一种严格受控的环境下，使用人体多能干细胞（PSC）进行实验，从而避免了生物伦理上的问题，增进了人们对人类胚胎早期发育的理解。相关论文本周发表在《自然》上。

由于早期人类胚胎发育涉及广泛的谱系多样性、细胞命运和组织模式，在临床与基础研究领域都有着重大意义。但是由于相关生物伦理条款的限制，关于着床后早期胚胎发育的研究一直备受限制。限制因素包括细胞培养方法未达最佳标准，以及生物伦理中著名的“14天法则”——禁止使用受精后培养超过14天的人类胚胎进行研究。因此许多研究采用小鼠多能干细胞进行着床后的胚胎发育模拟。

所以，由于人鼠的种间差异和人类胚胎的样本有限性，以往研究在重现关键发育事件方面的成功率是有限的，早期人类胚胎发育的许多重要环节仍然无法解释。

傅剑平团队展示了一种用于培养人体多能干细胞的受控环境，它可以提高合成模型系统的效率和可重复性。他们开发出来一种微流体装置——由三个通道组成，分别用于放置细胞可嵌入的材料，装载干细胞，以及输运刺激干细胞分化的因子。

人体外胚层和羊膜发育的微流体模型

作者借此能够控制干细胞在早期人类胚胎中面向主要细胞谱系的分化，产生合成的胚胎样囊。这些囊缺少生成可活胚胎的特化细胞类型。作者还鉴定出了驱动胚胎发育中的关键事件的特化细胞类型。研究进一步表明，AMLCs在触发原肠胚形成、激发hPGCLCs表达等事件中都起着关键作用。数据显示，AMLC和hPGCLCs在来自primed hPSCs的不对称胚胎样囊的发育过程中产生，从而提供了将多能性阶段的流动性与hPSC乃至人体上胚层相联系的研究新视角。