昆明理工大學成功構建人工合成人著床胚胎模型

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2023年7月17日，昆明理工大學李天晴、艾宗勇和季維智帶領的團隊在國際知名期刊Cell Research在線發表論文。該研究首次繪制了人圍著床胚胎的完整細胞圖譜，并定義了不同細胞譜系及其這些譜系間的互作關系。

在胚胎發育過程中，圍著床階段是決定胚胎能否正常發育的關鍵時期。著床失敗、妊娠丟失和胎兒出生缺陷，與圍著床胚胎的異常發育密切相關，但機制尚不清楚。一個重要的原因是我們缺乏對相關階段胚胎發育機制的了解。

圍著床期胚胎位于母體子宮，且尺寸較小（數百微米），無法獲得相關的材料開展研究，因此處于“黑匣子”狀態。而且，涉及人胚胎研究還受到倫理、胚胎數量和技術限制等的制約，相關科研工作一直以來很難開展。

為此，研究人員利用人干細胞開發了一個新的人工合成胚胎，首次再現了人圍著床胚胎的發育特征、三維結構（雙胚盤、羊膜腔和卵黃囊）和細胞譜系（胚外內/中胚層、原始生殖細胞和原條）。

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人工合成胚胎的明場、染色和模式圖

借助這一人工合成胚胎，研究首次系統揭示了人圍著床胚胎的發育動態、譜系特征、基因信號以及關鍵信號通路在不同譜系命運決定過程中的功能。該研究極大地促進了人類對人圍著床胚胎發育的理解。

此外，人工合成胚胎也為進一步探索人胚胎著床后的譜系特化、信號互作和組織模式提供了一個全新的模型，同時也為胚胎異常發育進行藥物研發和毒理測試提供了一個全新的平臺。

同一時間，國際上其他四個團隊也發表了人胚胎模型的工作。其中，三項工作（來自英國劍橋大學團隊、美國耶魯大學團隊和美國匹茲堡大學團隊）獲得的胚胎模型缺乏典型的雙胚盤、羊膜腔和卵黃囊結構；來自以色列魏茨曼科學研究所團隊建立的胚胎模型具有典型的雙胚盤、羊膜腔和卵黃囊結構，但效率僅為2.9%。而本研究的胚胎模型發育效率超過80%，為人早期胚胎發育、藥物研發和毒理測試提供了重要的研究和篩選平臺。

“這項研究為深入理解不育或胎兒出生缺陷，以及探尋相應的診療策略奠定重要基礎，將造福人類生殖健康。”論文共同通訊作者，昆明理工大學教授李天晴對《中國科學報》說。