假如類囊胚有條件在體外發(fā)育，那么，40 周之后我們會不會得到一個嬰兒呢？

答案是：不會！

近日，美國西南醫(yī)學(xué)中心吳軍課題組在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)利用人多能干細(xì)胞，模擬出人類胚胎初期結(jié)構(gòu) —— 類囊胚，該類囊胚成功在體外培育 2 周以內(nèi)。

“我們做類囊胚研究只有一個目的，希望借此了解人的早期胚胎發(fā)育過程，為治療生殖、基因和遺傳等方面的疾病，提供解決方案。” 吳軍告訴 DeepTech。

這項(xiàng)研究成果，將給發(fā)育生物學(xué)帶來變革，也會幫助我們了解人類胚胎初期的發(fā)育情況，還能為人類早期遺傳疾病、基因突變和藥物篩選的研究做出貢獻(xiàn)。

接受 DeepTech 采訪時(shí)，吳軍博士對于類囊胚是否會發(fā)育成嬰兒的疑問，給出了堅(jiān)定的答案：“類囊胚絕不可能發(fā)育成胎兒！在最前沿的科幻小說中，這樣的事才會存在。除了少數(shù)幾個物種之外，比如鴨嘴獸，所有的哺乳動物均在母體內(nèi)完成發(fā)育。我們的研究目的是為了了解人類初期胚胎發(fā)育過程，從而助力遺傳疾病、基因突變和藥物篩選的研究，絕沒有、也不會往培育人類生命的方向發(fā)展。”

也就是說，類囊胚的培育完全在體外，既沒有經(jīng)歷過人類胚胎必須的受精過程，也沒有人類胚胎發(fā)育的著床過程，更沒有真正的子宮提供營養(yǎng)。

如果把人類胚胎比作《西游記》中的孫悟空，那么吳軍團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室培育出的類囊胚就是六耳獼猴。孫悟空有的本領(lǐng)六耳獼猴都有，但是六耳獼猴終究不是孫悟空，但可以通過了解六耳獼猴的本領(lǐng)間接了解孫悟空的神通。

人類早期胚胎的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞類型和數(shù)量 “類胚胎” 都有，但 “類胚胎” 絕不等同于人的胚胎。類囊胚是一種細(xì)胞結(jié)構(gòu)組織，并非是真的人類早期胚胎，但它又跟人類早期胚胎細(xì)胞，在類型、結(jié)構(gòu)和數(shù)量上極其相似。

吳軍研究團(tuán)隊(duì)培育出的類囊胚是目前最接近人類胚胎的類胚囊結(jié)構(gòu)組織，我們可以借助對類囊胚的研究，來了解人類早期胚胎發(fā)育情況。

那么，為什么類囊胚能夠跟人類早期胚胎組織如此相似呢？

類囊胚強(qiáng)悍的原材料：人多能干細(xì)胞

吳軍的研究團(tuán)隊(duì)想要了解人類胚胎早期發(fā)展情況，但人的胚胎不好獲取，為了讓研究更順利，團(tuán)隊(duì)使用了人的多能干細(xì)胞 （包括胚胎多能干細(xì)胞和誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞）。

什么是人的多能干細(xì)胞呢？人的胚胎中，能夠發(fā)育成各種組織、器官能力的細(xì)胞就是人多能干細(xì)胞，它可以通過體外培育或者通過重編程體細(xì)胞獲得。目前，獲得人多能干細(xì)胞的技術(shù)比較成熟。

人多能干細(xì)胞可以發(fā)育成人體各類的器官和組織。它有多強(qiáng)大呢？最近發(fā)現(xiàn)表明一種人多能干細(xì)胞，稱為初始多能干細(xì)胞可以生成上皮層細(xì)胞、原始內(nèi)胚型細(xì)胞以及滋養(yǎng)層細(xì)胞這三種細(xì)胞類型。

吳軍團(tuán)隊(duì)正是利用人初始多能干細(xì)胞，在體外培養(yǎng)了一個類胚胎結(jié)構(gòu)，團(tuán)隊(duì)稱其為類囊胚。

“在 3D 分化過程中，我們在人初始多能干細(xì)胞中按順序添加了一些誘導(dǎo)因子， 等分化進(jìn)行到 7 到 9 天的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)的結(jié)構(gòu)中具備人的囊胚所具備的三種細(xì)胞類型，包括上皮層細(xì)胞、原始內(nèi)胚型細(xì)胞以及滋養(yǎng)層細(xì)胞，而且這三種細(xì)胞的分布跟人囊胚結(jié)構(gòu)很相似。” 吳軍告訴 DeepTech。

因此，鑒于類囊胚跟人的囊胚的高度相似性，團(tuán)隊(duì)通過對類囊胚的研究，來了解人的胚胎在早期的發(fā)育情況。

這個早期有多 “早” 呢？即受精卵生產(chǎn)后的 14 天之內(nèi)（因?yàn)橛泄沧R或法律規(guī)定，實(shí)驗(yàn)室胚胎研究不能超過 14 天）。

吳軍表示，在研究過程中，他們團(tuán)隊(duì)一直秉承科學(xué)家精神，謹(jǐn)守對實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)人類胚胎 14 天的限制期，在法律和倫理允許的范圍內(nèi)進(jìn)行這項(xiàng)全新的研究。此外，美國國立研究院并不支持人類胚胎的研究，研究經(jīng)費(fèi)很難拿到?！耙?yàn)槁?lián)邦法律規(guī)定，美國政府不得資助涉及創(chuàng)建或銷毀人類胚胎的研究。” 他說。

吳軍進(jìn)一步補(bǔ)充道，“對于人類來說，類胚胎研究其實(shí)還是一個非常新的研究方向，還有很多未知的東西，所以在沒有相關(guān)的法律或共識出臺之前，我們團(tuán)隊(duì)會嚴(yán)格遵照現(xiàn)有的對人類胚胎研究所設(shè)的期限，在有限的時(shí)間內(nèi)盡量優(yōu)化研究模型，擴(kuò)寬研究領(lǐng)域。”

三大區(qū)別：為什么說類囊胚不等于人的早期胚胎？

在采訪過程中，吳軍及其團(tuán)隊(duì)多次表示：“我們培育出的類胚胎結(jié)構(gòu)雖然很像胚胎，但是它真的不是人類胚胎，跟人的胚胎有巨大區(qū)別?！?/p>

“我們這個類囊胚結(jié)構(gòu)，它沒有經(jīng)歷過受精過程，以及早期胚胎發(fā)育過程中非常關(guān)鍵、非常重要的事情，比如合子基因組激活和著床過程。因此，類囊胚絕對不可能發(fā)育成胎兒，不過類囊胚的細(xì)胞在基因表達(dá)和結(jié)構(gòu)上，確實(shí)又和人的胚胎非常的相似，所以它是一種研究胚胎的很好的替代材料。” 他補(bǔ)充道。

總的來說，類囊胚和真正人類胚胎的主要區(qū)別有三點(diǎn)：

第一，形成過程不同。在類囊胚結(jié)構(gòu)形成過程中，沒有經(jīng)過精子和卵子結(jié)合，而人類胚胎是精子和卵子的結(jié)合。

第二，培養(yǎng)條件不同。類囊胚形成于體外，它的培養(yǎng)條件跟人類胚胎的培養(yǎng)條件是不一樣的。培養(yǎng)條件也能夠決定某些基因的表達(dá)和特性，因此類囊胚胎跟人的胚胎有 “質(zhì)” 的差別。

第三，效率不同。人的囊胚結(jié)構(gòu)的形成效率，要比類囊胚要高得多。也就是說，類囊胚僅在細(xì)胞的類型、數(shù)目、大小方面跟人的胚胎一樣。但是，因?yàn)轭惸遗吲囵B(yǎng)條件并非子宮，環(huán)境因素的限制使類囊胚比人的胚胎發(fā)育效率低。

團(tuán)隊(duì)通過對類囊胚的單細(xì)胞測序，來查看表達(dá)譜上基因的表達(dá)。意外的是，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)類囊胚里存在一些細(xì)胞，在人的胚胎里并沒有出現(xiàn)過。當(dāng)然，這是很多原因?qū)е碌摹?/p>

未來發(fā)展：優(yōu)化類囊胚模型，為其他研究提供依據(jù)

吳軍認(rèn)為，雖然目前研究取得了可喜成果，但類胚胎形成結(jié)構(gòu)的效率還有待提高。人類至今對人類早期的胚胎發(fā)育依然還不是很了解，因此現(xiàn)在的研究只是一個初步的嘗試。

“人類現(xiàn)在對胚胎發(fā)育結(jié)構(gòu)的了解，是建立在業(yè)界之前對人類早期發(fā)育的研究的基礎(chǔ)之上的。不過我們相信，隨著對人類早期發(fā)育了解的增多，類胚胎結(jié)構(gòu)的形成效率會越來越高，也會越來越接近人類胚胎?！?吳軍說。

除此之外，吳軍團(tuán)隊(duì)還會用類胚胎做一些其他研究。例如，人早期發(fā)育的過程中，不同的細(xì)胞類型是怎么產(chǎn)生的？它們又是如何在囊胚中分布的？

談及未來的研究方向，吳軍告訴 DeepTech：“我們可能會嘗試在體外建立一種模型，來模擬囊胚的著床過程，從而了解人類胚胎著床過程。通過觀察著床過程，研究遺傳病和基因突變等問題?！?/p>

吳軍自山東大學(xué)畢業(yè)后，來到美國田納西大學(xué)諾克斯維爾分校（The University of Tenneessee,Knoxville） 讀博士。2018 年 1 月 2 日，在度過兩段博士后和助理研究員生涯后，吳軍在德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心成立了自己的實(shí)驗(yàn)室。

談到實(shí)驗(yàn)室科研目標(biāo)，吳軍表示，主要利用人的和其他物種的多能干細(xì)胞做一些基礎(chǔ)和應(yīng)用方面的研究。

第一個方向是，對不同物種的多能干細(xì)胞進(jìn)行研究，特別對瀕臨物種誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的研究。研究團(tuán)隊(duì)想通過多能干細(xì)胞，研究不同物種的早期發(fā)育，包括人的早期發(fā)育的一些未知的東西。

另外一個主要的方向是，通過人的多能干細(xì)胞，生成組織或器官，推動醫(yī)學(xué)界細(xì)胞移植或器官移植的發(fā)展。

吳軍告訴 DeepTech：“我們實(shí)驗(yàn)室一直秉承著探索精神，扎實(shí)地做干細(xì)胞研究，也希望在該領(lǐng)域取得更好的突破。我覺得干細(xì)胞非常有前景，干細(xì)胞不僅在應(yīng)用方面有很大的潛力，還是我們探索胚胎早期發(fā)育一個非常好的工具和平臺。”

“在胚胎研究方面還有許多未知的領(lǐng)域。我們團(tuán)隊(duì)想以干細(xì)胞作為基礎(chǔ)，結(jié)合其他不同的技術(shù)，搭建一個研究平臺，大家共同朝著未知的領(lǐng)域進(jìn)行進(jìn)一步的探索。期待在探索過程中有新的發(fā)現(xiàn)和激勵，能夠讓相關(guān)研究真正造福于人類。” 吳軍補(bǔ)充道。

同時(shí)，吳軍及其團(tuán)隊(duì)表示，歡迎其他有相關(guān)研究的實(shí)驗(yàn)室與其合作，將研究共同向前推進(jìn)，在胚胎研究領(lǐng)域?yàn)槿祟愖鲐暙I(xiàn)。

美國細(xì)胞生物學(xué)家威爾遜（E.B.Wilson）有一句名言：“每一個生物科學(xué)問題的答案都必須在細(xì)胞中尋找。” 希望吳軍研究團(tuán)隊(duì)能夠利用人的全能干細(xì)胞，在人類胚胎早期發(fā)育領(lǐng)域取得更多成果和更大的突破。也希望類囊胚研究成果盡快應(yīng)用于臨床，成為對生殖疾病、遺傳疾病和基因突變造成的疾病及早治療 “新力量”。

來源：麻省理工科技評論