细胞编程结构成功模拟胚胎最初发育

美国加州大学圣克鲁斯分校团队开发了一种细胞模型，模拟了两个有性生殖细胞相遇后的前几天发育标准，无需使用实际胚胎。这项研究发表在新杂志《细胞干细胞》上。

该团队利用基于CRISPR的工程设计，将干细胞组织推向“可编程”的胚胎样结构，也称为拟胚体，用于探索特定基因在早期发育中的作用。这些结构不是真正的胚胎，而是实验室培养的细胞结合体，它们可以自我组织，模仿早期发育阶段的一些特征。

长期以来，受精后最初几天的过程一直被科学界视为一个谜团:一个单一的细胞如何成长为一个复杂的生物，吸引了来自不同领域的科学家的兴趣。然而，由于子宫内部发生了一些动物的发育阶段，这给直接观察和研究带来了挑战，这使得理解这一过程中可能出现的问题以及环境因素如何影响胚胎的形成变得尤为困难。

该团队采用CRISPR技术，以表观基因组编辑器的形式，通过修改其表达方式来调节基因活动，而不是切割DNA。对于已知参与早期胚胎发育的关键基因区域，他们控制了一些基因的激活，诱导了初期发育所需的主要细胞类型。这种新方法的优点是允许不同的细胞类型比其他化学方法更自然地“共同发育”，更接近自然胚胎的形成过程。

实验数据显示，大约80%的干细胞可以在几天内组织成模拟胚胎最基本的结构，并在生物体发育阶段经历基因激活。此外，这些细胞在移动和组织时表现出集体行为。该技术不仅使科学家能够在实验初期激活基因，而且能够根据需要对后续发育进行调整或修改，促进胚胎模型具有高度的可控性和可编程性，便于靶向检测对多个基因的影响。

这种模拟有助于更好地理解早期繁殖失败的因素，尤其是对人类来说，因为人类胚胎往往很难成功植入或建立正确的早期组织结构。因此，新的成果可以为提高人类生育功能提供线索，为探索早期胚胎发育开辟新的途径。