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胚胎|科学家首次用机械子宫，让哺乳动物胚胎在体外存活6天丨Nature

科学家胚胎子宫

真实胚胎的发育过程 ， 你见过吗？
胚胎|科学家首次用机械子宫，让哺乳动物胚胎在体外存活6天丨Nature
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不仅能看见心脏的跳动 ， 还能随时观察胚胎一点点变化的过程：
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其实 ， 这些胚胎的发育 ， 都是在人造子宫中完成的 。
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来自以色列的科学家们 ， 首次用人造子宫 ， 将完整小鼠胚胎从受精卵形成后第5天起 ， 培育了6天 ， 相当于达到了人类的胎儿阶段 。
在这一过程中 ， 小鼠的所有器官发育指标都正常 ， 研究登上Nature 。
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而且 ， 他们现在已经能够“从零开始” ， 在人造子宫内培育小鼠受精卵了 。
这是怎么做到的？
耗时7年 ， 做出人造子宫
这一人造子宫 ， 耗时7年打造 ， 其中包含恒温箱、营养物质和通风系统 。
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首先 ， 研究人员会将人类脐带血清 ， 添加到玻璃小瓶中 。
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然后 ， 将小鼠胚胎放置在玻璃小瓶内 。
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这些瓶子会被连在一个轮子上 ， 轮子会缓慢旋转 ， 避免胚胎附着在玻璃瓶子上 。
因为 ， 一旦不小心附着在瓶身上 ， 胚胎就会发生变形 ， 直接死亡 。
接下来 ， 科学家们会将恒温箱与通风系统相连 ， 让通风设备泵入气体混合物 ， 为胚胎提供氧气和二氧化碳 ， 并合理控制气体浓度、压力和流量 。
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研究人员表示 ， 这能迫使氧气进入细胞 ， 加速胚胎中血液系统和器官系统的工作 。
但目前 ， 研究人员最多只能在人造子宫中将这些小鼠胚胎培养至第11天（完整妊娠期约20天） ， 类似于人类的胎儿阶段 。
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在这之后 ， 小鼠胚胎会变得太大 ， 以至于缺乏胎盘所能提供的自然血液供应、且氧气无法通过 ， 最终死亡 。
这也是研究人员计划克服的下一个障碍 。
他们计划采用营养液或人工血液 ， 让胚胎继续存活下去 。
目前 ， 利用这种方法 ， 他们已经成功培育了1000多个小鼠胚胎 。
在进行这项研究的过程中 ， 研究人员还向正在发育的小鼠胚胎中加入了毒素、染料、病毒和人类细胞 ， 观察实验结果 。
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进行这一系列研究的目的 ， 是观察到胚胎完整的发育过程 。
此前 ， 科学家们要想研究胚胎 ， 只能不断从动物子宫中取出 ， 像“拍快照”一样观察发育过程 。
现在 ， 他们可以直接在人造子宫中 ， 对胚胎进行培育、观察 。
加州理工学院的生物工程教授Magdalena Zernicka-Goetz表示：“这项工作 ， 为研究实验小鼠的模型 ， 打开了一扇新时代的大门 。 ”
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这项研究 ， 对于流产、受精卵移植等研究都有帮助；此外 ， 也有助于研究基因突变或缺失 ， 会如何影响胎儿发育 。
下一步：人类
不过 ， 这些以色列科学家表示 ， 他们的下一个研究对象也许是人类胚胎 。
当然 ， 他们还面临一个规则的束缚 。
涉及人体胚胎研究 ， 有一个国际公认的14天规则——全球科学家们同意 ， 不允许人类胚胎在实验室中发育超过两周 。
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这是因为 ， 在两周后 ， 胚胎将开始进行细胞分化、长出头部 。
但部分胚胎科学家认为 ， 14天太短 ， 限制了他们的研究 。
这项的通讯作者Jacob Hanna就表示：“我们进行人类胚胎研究时 ， 只能从人工流产的胚胎（胎儿）上获取人体组织 。 ”
否则 ， 用试管婴儿的方式培养出的胚胎 ， 不到两周就得被破坏 。
“既然如此 ， 为什么不能等它长到40天左右 ， 再进行处理呢？”
Hanna表示 ， 如果确实涉及到伦理上的问题 ， 也可以对人类胚胎进行改造 ， 使其无法充分发育 。
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他认为 ， 进一步研究人体胚胎 ， 对于胚胎医学来说 ， 将会是一个重大的进步 。
其中一个应用方向 ， 就是培养胚胎中原始器官的细胞 ， 并用于器官移植 。
不过 ， 他也坚称 ， 科学家们不会尝试用这种方式来完成“怀孕”的过程 ， 何况这在大多数国家都是被禁止的 。
作者介绍
两位共同一作 ， 均来自位于以色列的魏茨曼科学研究所 。
论文一作Alejandro Aguilera Castrejon ， 生命科学博士在读 ， 主要研究方向是表观遗传重编程和多能干细胞 。
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共同一作Bernardo Oldak ， 博士 ， 与Alejandro Aguilera Castrejon同属于Jacob Hanna的分子遗传学小组 。
通讯作者Jacob H. Hanna ， 魏茨曼科学研究所的分子遗传学教授 。
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Jacob Hanna的主要研究方向 ， 是胚胎干细胞生物学、早期胚胎发育和人类疾病模型 。


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