Nature突破:首个模拟人胚胎发育的模型,助力女性生育自由

在受精后的一周内,人类胚胎会形成名为胚泡的细胞团,胚泡会植入子宫壁。

在受精后的一周内,人类胚胎会形成名为胚泡的细胞团,胚泡会植入子宫壁。准确模拟这一发育阶段的模型或能支持对胚胎植入和早期发育的研究。利用干细胞构建胚泡的类似物是一种很有前景的方法,但此前的尝试遇到了瓶颈,比如会形成与胚泡不匹配的细胞。

2021年12月2日,奥地利科学院分子生物技术研究所的研究团队在国际顶尖学术期刊 Nature 发表了题为:Human blastoids model blastocyst development and implantation 的研究论文。

该研究建立了一个用于模拟早期人类胚胎的人胚状体(blastoid),研究团队将这些胚状体培养了长达13天时间,此时它们已包含大约300个细胞,这些胚状体能准确复现人类胚胎早期发育的关键阶段,包括黏附在体外子宫细胞上,从而研究人类胚胎植入子宫的过程。

该模型或有助于推进我们对人类发育早期阶段的认识,以及开发不孕不育的治疗方法或避孕药

Nature突破:首个模拟人胚胎发育的模型,助力女性生育自由

如果能在培养皿中重现人类胚胎在子宫里的发育过程,将会为改进体外受精和开发更好的避孕方法开辟新的道路。

激素类避孕药被广泛使用,并且对许多女性有效。然而,它们却有着令人不快的副作用,部分人会出现头晕、头疼、乏力、嗜睡、食欲不振等症状。如果没有按要求每天服用还会导致避孕效果下降。此外,一些女性,例如乳腺癌患者,不能使用这种激素类避孕药。

研究团队表示,这项研究使用早期人类胚胎的细胞模型,发现了可以作为避孕药或生育增强剂候选物的分子,从而让计划生育变得更容易、更方便、更适应当前的社会挑战。

研究团队利用人多能干细胞构建了人胚泡样结构(胚状体)。作者鉴定出HippoTGF-βERK三个信号通路,抑制它们就能得到有效模拟正常胚泡发育(成功率>70%)和能形成正确细胞(成功率>97%)的胚状体。

Nature突破:首个模拟人胚胎发育的模型,助力女性生育自由

培养中的人胚状体
这种人胚状体能在体外特异性地黏附受激素刺激的子宫内膜细胞,让作者能重现直到第13天的围植入期发育过程。由于该模型效率高、可扩展潜力大,作者认为这种方法能为人类胚胎植入和发育研究打开重要的可能性。
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荧光标记的人胚状体
更重要的是,该研究还发现了已获得FDA批准的小分子SC144能够阻碍胚胎的着床,只需要在必要时服用这种药物就能很好地避孕,与需要每天服药的激素类避孕药相比,可以显著减少潜在副作用,这为开发新一代非激素避孕药指明了方向。
该研究还发现了天然分子LPA,能够在体外受精过程中促进天然胚胎的形成,这为改善体外受精、提高试管婴儿成功率指明了方向
论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41586-021-04267-

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