北京治疗白癜风费用要多少钱 http://www.xftobacco.com/m/继全球首个仅用干细胞合成的胚胎诞生后，无性生殖研究又有了新突破。
在8月25日发表于《自然》（Nature）的一项研究中，剑桥大学和加州理工学院科学家共同组成的团队利用小鼠干细胞，培养出了拥有大脑、心脏、肠道等健全个体所需的器官的胚胎。
研究人员表示，这是迄今为止最完整的由干细胞合成的哺乳动物胚胎，有助于了解胚胎发育失败的原因以及研发可用于移植的合成人体器官。
图源：参考文献[1]
人工胚胎长出了大脑和心脏
本次试验成功前，他们已经在生殖医学领域深耕了十多年，主要探究早期妊娠失败的原因。
研究胚胎发育时，如果将胚胎植入子宫中，通常无法观测到微小胚胎的发育结构。但通过对干细胞进行基因编辑，就可以在实验室中看到胚胎发育的各个阶段。因此，他们曾尝试利用干细胞培养胚胎，但始终只能进行到胚胎形成的早期阶段。
几年前他们发现，加入胎盘干细胞和卵黄囊干细胞后，胚胎会继续发育。卵黄囊和胎盘将胚胎与母体连接起来，前者是胚胎早期生长和获得营养的场所，后者则为胚胎提供氧气和营养。人工合成胚胎的关键，就在于让胚胎外的这两种干细胞与胚胎“对话”，通过向胚胎干细胞发出化学和机械信号，影响胚胎的发育。
研究人员将胚胎干细胞、卵黄囊干细胞和胎盘干细胞，以正确的比例搭配并置于适宜的环境中，促进它们的生长和互相交流，最终成功合成小鼠胚胎。
今年8月发表于《细胞》（Cell）的一项研究中，以色列魏茨曼科学研究所的团队利用一种特殊的装置，成功培养出全球首个人工合成胚胎。这一装置可以通过旋转增加胚胎与周围环境的接触，并且有通风系统，可以控制氧气、二氧化碳含量和压力大小。通过透明的瓶身，可以观察到胚胎发育的每一个细节。
魏茨曼科学研究所团队设计的孵化装置
剑桥大学和加州理工学院的科学家借鉴这一装置，开发出一种类似的胚胎孵化器，将胚胎生长的时间从7天延长到了8.5天。
相比于小鼠约20天的完全妊娠周期，8.5天并不算长，但足够让大脑区域发育、心脏开始跳动、肠管形成。
为了验证胚胎的大脑是否发育，研究人员敲除了一个名为Pax6的基因，其对大脑发育至关重要。敲除后，小鼠出现大脑发育缺陷，说明胚胎的大脑已经开始发育。
胚胎发育出了大脑和心脏
虽然这一研究是在小鼠模型中进行的，但研究人员正在开发类似的人类模型，有望直接用于特定类型器官合成的研究。研究负责人、剑桥大学教授Zernicka-Goetz说，全世界有很多人等待器官移植多年，可以利用试验中获得的知识，培养合适的合成人体器官，挽救正在逝去的生命。
研究负责人、剑桥大学教授Zernicka-Goetz
我们离无性生殖还有多远？
一个月内连续出现两项重磅研究，是否意味着我们离无性生殖已经不远了？
实际上，要在人类胚胎上复制小鼠胚胎的成功经验并不容易。虽然科学家已经用人类干细胞诱导出胚泡，甚至模拟出原肠胚的一些胚层，但人类胚胎在受精约30天后才开始器官发育。本次试验中，科学家将小鼠胚胎培养了8.5天，换算成人类胚胎，仍然不到30天。
注：（1）胚泡是胚胎着床于子宫内膜前的形态，在受精4天后出现；原肠胚是指具有双胚层或三胚层的的动物胚胎，是胚胎组织和器官发生的基础，许多高等动物的胚胎具有三胚层，在受精约2周后出现。（2）由于胚胎每个发育阶段的天数不同，不能将小鼠胚胎和人类胚胎的发育时间直接等比例换算。实际上，小鼠胚胎发育到第11天，才相当于人类胚胎发育到第30天。
模拟胚泡阶段的各种胚胎模型
伦理也是无性生殖研究面临的重大挑战，克隆人在科学界仍是被明令禁止的。
年5月，国际干细胞研究协会解除了“人类胚胎培养不得到超过14天”的限制，但仍然禁止将用于科研的人类胚胎移入动物子宫中。我们常说“怀胎十月”，如果人类胚胎全程在体外培养，其难度可想而知。
虽然时间限制被放宽，但在德国、奥地利、俄罗斯等国家，任何胚胎研究都是被禁止的。
当胚胎的神经元已经开始产生电活动，心脏也开始跳动，就有可能被视为一个新的生命。如果因技术限制导致胚胎夭折，科学家是否要承担相应的法律责任？这也是许多科学家不愿意冒险尝试的原因之一。
未来人类胚胎研究走向何方？
实际上，胚胎研究的价值不仅限于实现无性生殖。
据世界卫生组织数据，约有12%-24%的妊娠以自然流产告终。而在中国，相关数据显示，每年约有万-万人自然流产，其中胎停育占50%；在华南地区，育龄夫妇习惯性流产的发生率甚至达到了5%。
自然流产对多数女性来说是严重的打击，会影响女性的身心健康。许多女性经历流产后会产生自责、自我孤立的情绪，或感受到丧亲之痛。《柳叶刀》公布的数据显示，约20%的女性流产9个月后会出现焦虑症、抑郁症和创伤后应激障碍。《英国医学杂志》的研究则显示，自然流产与过早死亡的风险增加有关，流产三次及以上的女性和首次流产在24岁前的女性死亡率高于其他女性。
导致流产的原因是复杂的，涉及基因缺陷、免疫、感染、内分泌等多种因素，而胚胎研究则有助于探究流产背后的分子机制。年1月发表于《生殖生物学与内分泌学》（ReproductiveBiologyandEndocrinology）的一项研究指出，减少生殖细胞中或早期胚胎中对L1逆转录转座子的抑止可能导致会基因组突变，诱导炎症反应或细胞凋亡，从而破坏对胚胎发生很重要的基因功能。染色体数量异常是早期流产的主要原因，年8月发表于《自然-通讯》的一项研究指出，这可能是由于细胞粘附蛋白E-CADHERIN水平增加，导致过早分化和细胞周期停滞。这些对流产分子机制的探究，可以推动新药物或技术出现，有望在未来通过医学手段减少流产。
受精十天后的人工合成胚胎，紫色为胚胎细胞
胚胎研究还可以指导先天性疾病的研究，如无脑儿、脊柱裂和脊髓裂的发生，都是由于胚胎早期神经管发育异常。如果放开胚胎基因编辑，还有望预防许多已经明确致病基因的遗传病发生。
在药物研发领域，人类胚胎模型可以用于药物筛选试验，有助于确定药物对胚胎发育是否具有毒性，而无需在天然胚胎上进行测试。
人类胚胎模型还可以用于生成动物-人类嵌合体，即将人类胚胎植入灵长类动物子宫内发育，培养移植用人体器官。当然，进行这一试验的前提，是国际干细胞研究协会放宽限制，允许将人类胚胎植入动物子宫内。
参考文献
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