子宫外合成胚胎

      在各种因素的主导下，许多国家的生育率都在下降，2020年《柳叶刀》上发表的一项研究预测，世界人口可能会在2064年达到约97亿人的峰值，然后在2100年下降到约88亿人。

      在快节奏的现代社会，孕育一个胎儿的时间成本和物质成本急剧增加，再加上分娩时的巨大疼痛和潜在的风险，种种问题导致现在越来越多的年轻人不再那么愿意生育，而人造子宫正是在这种背景下应运而生。

      科学家研究在子宫外培育出完全人工合成的小鼠胚胎。这些胚胎并不是精子和卵子的产物，而是完全由培养在培养皿中的干细胞发育而来，并且它们在一个体外构建的“人造子宫”中生长。

“合成胚胎”和“人造子宫”

     早在2021年3月，Jacob H. Hanna 团队就在 Nature 期刊在线发表了题为：Ex utero mouse embryogenesis from pre gastrulation to late organogenesis 的研究论文[3]。该研究创建了一个人造机器子宫，并在在体外条件下维持天然小鼠胚胎存活11天，且胚胎在人造子宫培育过程中发育正常。

    他们开发的这个人造子宫系统，小鼠胚胎能在其中正常生长6天时间，这是小鼠20天完整妊娠期的大约三分之一，此时，培养的小鼠胚胎已经可以明显看出身体结构和器官了。

    如今，在这项新研究中，研究团队做出了更大胆的尝试，即无需天然胚胎，而是通过干细胞制成人工胚胎，直接在人造子宫中进行培养。

    研究小组将“人造子宫”系统与一种新型的干细胞混合物相结合，这种干细胞混合物中的部分细胞已经化学诱导处理，一些在胎盘和卵黄囊发育阶段的关键基因（如Cdx2和GATA-4）被过表达，而上述两种组织对于胚胎的健康生长至关重要。

人工诱导产生“合成胚胎”，并在“人造子宫”中培养

    这些“合成胚胎”可以在“人造子宫”中生长到第8.5天（小鼠的整个妊娠期约为20天），并成功发育出形态良好的大脑、神经管、肠道以及正常跳动的心脏等组织。更重要的是，通过分析合成胚胎在不同组织中的基因表达模式，研究人员发现它们与天然状态下胚胎的相似度高达95%。 

      该研究的通讯作者 Jacob Hanna 教授感叹道：我们发现这些细胞有着难以置信的自我组织能力，在给予合适的人工设备支持时，就可以释放这种能力。

      值得注意的是，虽然这项研究成果的进步性令人惊叹，但它也存在一些局限性。例如：第8.5天仅仅是胚胎发育的早期阶段，距离整个妊娠期结束还太早；每10000个细胞团中，大约只有50个自组织成胚胎，其余部分均发育不良。此项研究工作推动了发育生物学的发展。

      尽管如此，这项研究工作也为发育生物学的基础研究打开了新的大门。如今，科学家们可以很容易地将成熟体细胞恢复到更原始的干细胞状态，但要弄清楚哪些化学信号会诱导干细胞产生肝脏或肾脏的前体，则是一项更具挑战性的工作。

     Jacob Hanna 教授团队的这项新研究无疑为正确使用这些配方致提供一条前进的道路：透明的“人造子宫”可以允许发育生物学家实时观察器官的发育情况；并且因为从干细胞开始，而不是受精卵，它们可以以一种更具伸缩性和可控性的方式产生这些胚胎结构。

透明的“人造子宫”允许发育生物学家实时观察器官的发育情况

      对于这项研究，维也纳科学院分子生物技术研究所的干细胞生物学家 Nicolas Rivron 评论道：这将极大地完善组织和器官形成的路线图，它将教会我们***基本的结构，***终形成完整器官所必需的***小元素，单单这些就是无价的。

       不仅如此，除了基础研究之外，这项工作在“人造器官”移植领域也有广阔的应用前景。想象一下，当下一个患有白血病患者需要**移植才能生存，但在未来，科学家们可以直接从病人身上获得皮肤细胞，然后将其恢复为干细胞，并在该团队创建的“人造子宫”中培养，就能获得一大群**干细胞移植给病人，而不必等待可能永远不会出现的供体匹配。

      Jacob Hanna 教授表示：现在谈人造器官还早，但我们真的在开拓领域，更认真地探索这些可能性，我们正在从科幻小说走向科学。

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