從生物學(xué)的角度來看，生命的最早階段是最神秘的。發(fā)育中的人類胚胎經(jīng)歷了一系列快速變化，這些變化很難研究，因為它們發(fā)生在子宮范圍內(nèi)。
然而，在新技術(shù)的幫助下，我們很快就能填補我們對早孕和發(fā)育理解上的重要空白。洛克菲勒的科學(xué)家最近利用干細胞創(chuàng)建了早期胚胎組織的3D模型，使其能夠在時間和空間上模擬發(fā)育過程。研究人員希望這一工具最近在《自然細胞生物學(xué)》的一篇報道中得到證實，能夠進一步闡明引導(dǎo)胚胎生長的過程，最終推動促進健康妊娠的創(chuàng)新。
發(fā)展的層面
利用干細胞模擬早期胚胎發(fā)育的概念最早是在阿里布里萬盧(Ali H. Brivanlou)、羅伯特教授(Robert)和哈麗特海勒布倫(Harriet Heilbrunn)以及埃里克西吉亞(Eric D. Siggia)、維奧拉沃德布林寧(Viola Ward Brinning)和埃爾伯特卡爾霍恩布林寧(Elbert Calhoun Brinning)教授的實驗室他們發(fā)表了他們的初步研究。盡管此后取得了幾項重要發(fā)現(xiàn)，但Brivanlou和Siggia知道，他的系統(tǒng)在某些方面存在局限性：傳統(tǒng)的干細胞模型是二維的，不具備胚胎的實際形狀，因此禁止研究人員提出與其結(jié)構(gòu)相關(guān)的關(guān)鍵問題。
例如，科學(xué)家對胚胎附著在子宮上的過程非常感興趣——這是成功懷孕的關(guān)鍵第一步。根據(jù)西吉亞實驗室西蒙斯的初級研究員米喬西穆諾維奇的說法，在二維系統(tǒng)中研究這一復(fù)雜現(xiàn)象幾乎是不可能的。
“依戀本質(zhì)上是一個3D問題，”他說。
為了解決這個問題，Brivanlou、Siggia和Simunovic開發(fā)了一個模擬大約14天大的人類胚胎發(fā)育階段的三維模型，胚胎發(fā)育的一個重要里程碑被稱為原腸胚。
“我們已經(jīng)結(jié)合了幾種技術(shù)——生物工程、物理學(xué)和發(fā)育生物學(xué)——來創(chuàng)建這個模型，”西穆諾維奇解釋說，他指出，如果沒有Siggia和Brivanlou實驗室之間獨特的長期合作，這項研究是不可能的。“我們現(xiàn)在有一個3D系統(tǒng)，不僅可以模仿胚胎的遺傳指紋，還可以模仿它的形狀和大小。”
當然，制作一個看起來像真胚胎的模型是不夠的：它還必須像一個人。因此，研究人員測試了他們的系統(tǒng)是否能夠模擬動物發(fā)育中最基本的過程之一——這種現(xiàn)象被稱為對稱性破缺。
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