子宫内交货,

老鼠胚胎在培养基中培养了几天,但要求有点疯狂

人类胚胎现在达到了一道菜的最早发展状态。

粗壮的白斑模糊地看起来像一个人的耳朵。
扩大 /一只神经系统为蓝色的老鼠胚胎。

胚胎开始作为单个细胞,并且必须从那里到达一个复杂的多组织阵列。对于像昆虫或青蛙这样的生物,这种过程很容易学习,因为在受精后不久沉积在环境中的鸡蛋中发生。但对于哺乳动物而言,在生殖道中发生的所有发展,了解最早的发展阶段是一个严峻的挑战。在某些阶段对发展胚胎进行任何实验是极其困难的并且有效地不可能。

然而,本周,人类和小鼠胚胎取得了进展。在人体方面,研究人员使用诱导干细胞产生胚状体,在开发的第一个关键步骤中进行胚胎状物体,捕获到几十年的小鼠研究的位置。然而,在鼠标侧,研究团队已经让鼠标胚胎近一周在子宫外。虽然这开放了一个先前没有可能的实验世界,但是将其上班的要求意味着它不太可能被广泛采用。

要生长老鼠,你需要老鼠

从技术上讲,鼠标的工作更有趣,所以我们将首先讨论它。脊椎动物发育过程中最关键的步骤之一被称为原肠形成。在这个过程中,一些在早期胚胎时期就被保留下来的细胞会被转化成三个关键的层:皮肤和神经,肠道内壁,以及其他所有东西,从而形成胚胎。

腐殖液在施肥后六至七天达到胃动脉,随后不久发生了许多关键的发育事件:形成神经细胞及其组织的形成,形成椎骨的有序结构等。但是,鉴于此时胚胎的尺寸及其在子宫中的位置,胶凝过程基本上是看不见的。

以色列的一个大型团队决定想办法改变这一现状。研究首先从已经经过了原肠形成关键阶段的胚胎开始,并研究出如何让它们存活下来。这是……不简单。首先,胚胎必须在一个不断旋转的瓶子中培养,以确保胚胎周围的所有营养和氧气都被充分混合,而不是让胚胎所需要的能量在周围形成一个局部的“死区”。

氧气水平必须通过一个定制的内部气体供应系统来控制,随着时间的推移,该系统会提高压力,以迫使更多的氧气进入溶液。新鲜葡萄糖也必须定期注入液体介质中。

关于液体介质。其中大约四分之一是你可以从标准生物技术供应目录中买到的东西。其他的则要难得多。其中一半是从大鼠血液中提取的血清。四分之一是人脐带血中的血清。这两样东西都不是特别容易得到的。他们做了测试,你确实需要人血;只喝老鼠血可不好。(我能写出这样的句子多久一次?)

无论如何,这足以让胚胎度过四天的发育期。这将它们从三层非特化细胞带到一个地方,在那里,脊髓已经开始形成,四肢开始从胚胎侧面萌芽。从发展的角度来说,这包括了很多重要的事件,我们非常有兴趣去研究。

但是,到目前为止,胚胎不断增长的循环系统应与胎盘相结合,确保整个胚胎良好地供应营养和氧气。胚胎以建议缺氧可能缺乏的方式死亡。

早些时候仍然......

虽然这是一个成就,但这一切都发生在原肠形成之后。因此,研究人员做了进一步的支持,将受精后4 - 5天的胚胎分离出来。同样的培养基也能起作用,但在这里,胚胎不需要在一个旋转的瓶子里生存。这两种孵化方式可以结合在一起,本质上是让胚胎在子宫外发育一整个星期。

此外,该团队表明,在此期间,它可以在培养中进行各种操纵胚胎。这包括将DNA插入其细胞(使用病毒或电流),或者在干细胞中加入它们以查看它们的发展方式。因此,对于任何愿意获得足够的老鼠和脐血的人来说都是所有工作的人,都有很多发育生物学研究,现在可以在小鼠胚胎上完成。

通过这项工作并不明显地访问的一件事是最早的发展过程,其中腔在由受精卵的第一细胞分裂形成的细胞均匀的细胞中打开。这产生了胚胎中的第一种专门的细胞群(外部上的一体,以及腔内的细胞斑块)。所得结构称为胚泡。

对于老鼠,我们已经能够取出受精卵,并将其培养成囊胚,培养数年。但这还没有在人类细胞上做过。从某种程度上说,现在还没有。相反,两个不同的实验室开始研究干细胞,要么是胚胎干细胞,要么是从成人组织中诱导的干细胞。与小鼠实验相比,让胚胎发展到这一步可以在细胞生长的培养基中使用现成的原料。

这为人类发展的最早阶段开辟了学习。但是,虽然形成胚泡是有趣的,但在后来的发展阶段更加努力。在这里,道德问题可能会限制我们将愿意服用文化中的人类组织多远。

这里有趣的是,我们已经可以让鼠标胚胎发展成胚泡,现在我们可以通过开发良好地服用胚芽囊肿。因此,我们似乎可能可以将这两个过程连接到一系列工作。这足以通过施肥通过大约三分之二的出生方式。这非常令人印象深刻。

但到目前为止,胚胎越来越三维,并使随着氧气和营养素提供的所有细胞真正需要堵塞的功能血液供应,以供所有胚胎的需求。目前尚不清楚我们可以替代胎盘的究竟是如何替代胎儿和母体血液流之间非常精致和专业的交换。然而,实际上,这些结果意味着整个实验现在可以在小鼠中进行,所以您提供了足够的老鼠。

自然,2021年。DOI:10.1038 / s41586 - 021 - 03416 - 310.1038 / s41586 - 021 - 03372 - y10.1038 / s41586 - 021 - 03356 - y关于Dois.)。

清单图像by.劳伦斯伯克利实验室

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