近(25)日，英國劍橋大學(University of Cambridge)和加州理工學院(Caltech)的科學家，以多種幹細胞成功培養出具有部分腦部與心臟結構的小鼠「人造胚胎」，這項成果除了可作為胚胎發育早期的基礎研究工具外，未來更可望進一步開發出用於移植的人類合成器官。該研究發表於頂尖期刊《Nature》。

這項人造胚胎，是由3種胚胎發育初期的幹細胞，以人工方式組成。研究團隊並證明其在母鼠子宮內，可成功發育到8.5天，且胚胎腦部已出現明確的前腦、中腦區褶皺，以及會跳動的心臟結構。

此外，該胚胎也具有由神經管(neural tube)和體節(somite)組成的軀幹，其尾芽(tail bud)構造中，含有未來會發育為神經系統的「神經中胚層祖細胞」(neuromesodermal progenitors)，也發育出將成為呼吸與消化系統的腸管(gut tube)構造，和原始生殖細胞(primordial germ cells)。

動物胚胎在受精後第一週，會產生多種類型的幹細胞，包括：支持胚胎發育，未來將成為胎盤的「胚胎幹細胞」(ESC)、參與卵黄囊形成的「胚胎外內胚層幹細胞」(XEN)、與胚胎在子宮內著床相關的「滋養層幹細胞」(TSC)等。

這3種幹細胞彼此間化學訊息的交流，是胚胎發育早期階段的關鍵，而領導該研究的Caltech生物工程系教授Magdalena Zernicka-Goetz，長年針對該階段的胚胎發育進行研究。

因此，本次其團隊將ESC、XEN、TSC三種細胞組合，按特定比例使其在合適環境中共同培養，最後自我組裝出這項人造胚胎。

該論文指出，此項人造胚胎可作為剖析不同物種譜系，及研究發育過程中各種基因作用的模型外，也證實了哺乳類的這3種胚胎幹細胞，能建構胚胎早期發育的能力(即從囊胚形成(gastrulation)階段，發展至神經胚形成(neurulation)階段的過程)。

這項研究除了可幫助科學家理解，為何胚胎發育時，有些會發育失敗、有些則能成功發育為健康胎兒外，研究人員表示，未來若能成功應用人類幹細胞進行合成，便可望發育出合適的成體器官，幫助需要器官移植的病人。

參考資料：

1. 論文原文：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05246-3

2. https://neurosciencenews.com/synthetic-embryo-brain-stem-cell-21306/

(編譯/巫芝岳)