技术前沿：它们可以自行生成胚胎！大大提供试管成功率

Last update on 2024年06月28日

在一项新的研究中，来自哥本哈根大学的研究人员发现，小鼠早期胚胎中的一种鲜为人知的多功能干细胞——原始内胚层细胞（或称下胚层细胞）——可能是解锁高效生育疗法的新钥匙。相关研究结果于2024年6月24日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“The primitive endoderm supports lineage plasticity to enable regulative development”。

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怀孕是一个非常复杂的过程，相信大家都不会感到惊讶。首先，精子必须找到自己的路径，使输卵管中的卵子受精，然后卵子开始分裂。大约5天后，卵子变成囊胚（blastocyst），最终发育成胎儿。

然而，对许多人而言，这一过程因精子或卵子质量问题、胚胎着床障碍等因素而变得艰难。例如，如今在丹麦，每八例妊娠中就有一例依赖辅助生殖技术。尽管如此，此类治疗的成功率仍徘徊在20%-30%之间，且受多种因素制约，比如女性的年龄和生育能力。如今，研究人员发现了一项突破，可能会在未来带来更成功的生育治疗。

论文第一作者、哥本哈根大学博士生Madeleine Linneberg-Agerholm说，“我们正在研究小鼠胚胎中称为原始内胚层细胞（primitive endoderm）的细胞，其也被称为下胚层细胞（hypoblast）。我们发现这些细胞是独一无二的，因为它们可以自行生成胚胎。特别令人感兴趣的是，近期的一项研究表明，原始内胚层细胞是胚胎中唯一与临床高植入成功率有关的细胞类型。”

她补充说，“这些细胞通常只为正常胚胎提供营养和支持，但当我们分离出这些细胞时，它们竟可以自己重造胚胎，这是一个非常令人惊讶的发现。”

研究团队还成功地在体外培养出高效率的“类胚泡”（blastoids）——基于原始内胚层干细胞的胚胎模型，有望作为研发提升试管婴儿成功率新药的有力工具。

论文通讯作者、哥本哈根大学的Joshua Brickman教授说，“这对于改善目前的不孕症治疗方法尤为重要，因为可塑性和稳健性是胚胎能在非自然环境及移植过程中存活的关键。”虽然该研究基于小鼠模型，但研究者正考虑将此方向拓展至人类干细胞研究。

细胞创建书签

当胚胎开始发育时，它是单个细胞，然后变成一簇细胞，其中，外层细胞将成为未来的胎盘，内层细胞将形成原始内胚层，即未来的卵黄囊，或者形成胚胎本身的外胚层（epiblast）。

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图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.05.051

Brickman解释说，“囊胚发育的最后一步是原始内胚层。如果你把原始内胚层周围的所有东西都拿走，原始内胚层就会以某种方式‘记住’如何制造胚胎，而且它自己就能做到。我们还发现，原始内胚层中的这些细胞还记得如何制造其他类型的细胞，因为它们具有转录因子，这些转录因子位于重要调控序列（增强子）的DNA上，就像书签一样。在这些位置上，这些转录因子通常不会做任何事情，但却能记住在出现问题时该做什么。它如同生命之书中的书签，标记着如何生成其他细胞类型的遗传指令，即使在细胞命运已定的情况下，依然保留着转变的可能性。”

缺失的环节？

研究人员希望，他们的研究成果能为如何提高试管婴儿治疗的成功率提供一些启示，同时，也能让人们更多地了解为什么有些人一开始就难以怀孕。

Brickman说，“难孕问题可能部分源于原始内胚层的功能障碍，因为它不仅供给营养，或许还在修复胚胎损伤中扮演核心角色。”

未来，研究人员将深入探索原始内胚层的功能，并致力于优化人类原始内胚层干细胞的利用。Brickman总结道：“这些细胞似乎具备在受损情境下再生丢失细胞系的能力，我们的目标是通过这些干细胞及其调控信号的研究，为试管婴儿技术带来革命性的进步。”

参考资料：

Madeleine Linneberg-Agerholm et al. The primitive endoderm supports lineage plasticity to enable regulative development. Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.05.051.