女性有望掌握生育權(quán)！Nature重磅：近乎完美的人類囊胚模型誕生
生育自古以來都是人類最重要的生命過程之一，然而即使到了醫(yī)學(xué)水平較為發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會，人類，尤其是女性，依舊很難掌控自己生育能力。
例如，既不想受到套套的干擾，又不想接受激素類緊急避孕藥的副作用，也不想長期服用短效避孕藥，更不想懷孕，我們該如何愉快地“為愛鼓掌”？
同樣地，不想反復(fù)嘗試試管嬰兒“排卵-取卵-受精-胚胎移植”等痛苦的過程，又想要一個小孩，我們又要如何提高試管嬰兒的成功率？
近日，來自奧地利科學(xué)院分子生物技術(shù)研究所 Nicolas Rivron 博士帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)，確定了 3 個新信號通路，可以利用人類干細(xì)胞構(gòu)建與人類真實(shí)囊胚相媲美的“完美的”人類體外胚胎模型。
同時，利用這一模型，研究人員找到了人類早期胚胎著床和囊胚形成的關(guān)鍵因素，為新型非激素、女性友好型避孕藥物的研發(fā)，以及提高體外受精成功率奠定了基礎(chǔ)。
對此，Rivron 博士表示，“人類胚胎模型的建立，可以更好地替代人類胚胎研究，解決生物醫(yī)學(xué)問題和人類倫理問題的沖突。我們的目標(biāo)是通過早期人類胚胎模型研究，賦予女性權(quán)利，讓女性更好地控制自己的生育能力，無論是她們希望避孕還是懷孕?！?/p>
該研究以“Human blastoids model blastocyst development and implantation”為題，發(fā)表在最近的 Nature 雜志上。
什么是人體囊胚模型？
我們都知道，人類的生命起始于父親精子和母親卵子結(jié)合形成的受精卵。隨后，這枚受精卵細(xì)胞一邊向著子宮的方向前進(jìn)，一邊發(fā)生分裂。當(dāng)它抵達(dá)子宮合適部位的時候，已經(jīng)演變成由滋養(yǎng)層、上胚層和下胚層組成的囊胚。囊胚著床后，也就是與母體細(xì)胞 “緊密” 銜接后，滋養(yǎng)層、上胚層和下胚層分別發(fā)育為胎盤、胚體和卵黃囊……
然而生命科學(xué)發(fā)展到今天，科學(xué)家對于人類早期胚胎發(fā)育過程的了解依舊十分有限，例如早期囊胚的形成和發(fā)育過程，囊胚著床的具體機(jī)制等等。
（來源：Pixabay）
造成這一局面的一個很重要原因就是，將真實(shí)的人類胚胎用于生物學(xué)研究會帶來一系列的倫理問題，畢竟真實(shí)的人類胚胎也是一個小生命。
顯然，要想揭示人類生命的起源，了解人類胚胎發(fā)育的秘密，科學(xué)家必須尋找其他替代方法。而體外干細(xì)胞培養(yǎng)就是其中一個重要的方向。遺憾的是，雖然已有多個研究團(tuán)隊(duì)成功地利用小鼠干細(xì)胞在體外實(shí)現(xiàn)小鼠囊胚模型的構(gòu)建，但是在人囊胚樣結(jié)構(gòu)的模型研究上，科學(xué)家們?nèi)耘e步維艱。
直到 2021 年 3 月 17 日，《自然》雜志報(bào)道了兩項(xiàng)突破進(jìn)展。美國德克薩斯西南醫(yī)學(xué)研究中心教授吳軍團(tuán)隊(duì)和澳大利亞蒙納士大學(xué)教授何塞·波羅團(tuán)隊(duì)，分別利用人類多能干細(xì)胞誘導(dǎo)和成體細(xì)胞重編程技術(shù)成功獲得了人類胚胎最早期發(fā)育階段的囊胚模型。這兩個囊胚樣結(jié)構(gòu)均包含了人類真實(shí)囊胚中的干細(xì)胞類型，空間分布一致，并可在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中模擬人類早期胚胎的發(fā)育和著床過程。
這兩項(xiàng)研究將人類胚胎分散的信息完美整合在一起，為科學(xué)家了解胚胎最早期的發(fā)育方式構(gòu)建了具有潛在應(yīng)用價值的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其重要性不言而喻?/p>
（來源：pixabay）
不過，在上述兩篇文章中，研究人員也提到研究存在一定的局限性。例如，囊胚樣結(jié)構(gòu)的誘導(dǎo)效率較低，獲得率還不夠穩(wěn)定；單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果提示囊胚樣結(jié)構(gòu)中還包含了一些在真實(shí)囊胚中并不存在的細(xì)胞類型。
也就是說，這些模型并不完美。
更完美的人類囊胚模型
在上述兩項(xiàng)研究中，兩支研究團(tuán)隊(duì)雖然使用不同的方法，成功構(gòu)建除了人類囊胚模型，但是這些方法并不完美，成功率只有 20%，且構(gòu)建出的囊胚和真實(shí)的人類囊胚之間仍存在差異。
為了解決這些問題， Rivron 博士帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)對人體多能干細(xì)胞進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，當(dāng) Hippo、TGF-β 和 ERK 三個經(jīng)典的信號通路被抑制時，人體多能干細(xì)胞能夠“完美地”模擬正常人類囊胚的發(fā)育過程，成功率超過 70%。同時，這種方法形成的囊胚模型與正常的人類囊胚內(nèi)細(xì)胞的相似度超過 97%。
圖 | 人類囊胚模型（來源：Nature）
在體外培養(yǎng)過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)，這些人類囊胚模型可以很好地模擬人類正常胚胎發(fā)育過程，與人類正常胚胎的發(fā)育過程幾乎一致。這意味著，這種人類囊胚模型可以為研究人類早期胚胎發(fā)育提供真實(shí)可靠的方法。
在隨后的研究中，使用這些人類囊胚模型， Rivron 博士在模擬人類胚胎正常的著床過程中發(fā)現(xiàn)，SC144 這種 FDA 批準(zhǔn)的一種口服小分子 gp130 抑制劑可以有效抑制人類囊胚模型的著床過程。這也為人類新一代非激素類避孕藥的研發(fā)，開辟了新的方向。
畢竟，無論是緊急避孕藥，還是每日服用的短效避孕藥，都具有一定的副作用，且短效避孕藥一旦漏服，避孕效果會大打折扣。相比之下，此類新型避孕藥物只需必要時服用，消除了每天服藥的壓力，避免了激素類藥物的不良反應(yīng)，可以讓避孕更容易、更方便、更符合人類需求。
圖 | 熒光標(biāo)記的人類囊胚細(xì)胞（來源：Nature）
同樣地，除了避孕， Rivron 博士和他的團(tuán)隊(duì)在研究人類囊胚模型的過程中還發(fā)現(xiàn)，人體內(nèi)一種天然存在的小分子 LPA，可以極大改善干細(xì)胞的自組織，可以有效促進(jìn)體外受精過程天然胚胎的形成，提高體外受精的成功率，這對于試管嬰兒技術(shù)則具有重要意義。
據(jù)悉，目前比利時布魯塞爾自由大學(xué)的 Hilde Van de Velde 教授正在申請?jiān)谠嚬軏雰涸O(shè)計(jì)過程中加入 LPA 分子，以提高成功率。
總的來說，Rivron 博士和他的團(tuán)隊(duì)采用全新的技術(shù)成功將人類多能干細(xì)胞改造成了人類囊胚模型，與正常的人類囊胚非常相似，可以在體外模擬人類胚胎早期發(fā)育過程，并避免一些倫理問題。同時，研究人員在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)了兩種分子，也為提高人類體外受精成功率，開發(fā)新型非激素類避孕方法鋪平了道路。
參考資料：
[1]https://www.nature.com/articles/s41586-021-04267-8
來源：學(xué)術(shù)頭條
本文系作者 @TIMEDOO 原創(chuàng)發(fā)布在 肽度TIMEDOO。未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載。
