昆明理工大学成功构建人工合成人着床胚胎模型

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2023年7月17日，昆明理工大学李天晴、艾宗勇和季维智带领的团队在国际知名期刊Cell Research在线发表论文。该研究首次绘制了人围着床胚胎的完整细胞图谱，并定义了不同细胞谱系及其这些谱系间的互作关系。

在胚胎发育过程中，围着床阶段是决定胚胎能否正常发育的关键时期。着床失败、妊娠丢失和胎儿出生缺陷，与围着床胚胎的异常发育密切相关，但机制尚不清楚。一个重要的原因是我们缺乏对相关阶段胚胎发育机制的了解。

围着床期胚胎位于母体子宫，且尺寸较小（数百微米），无法获得相关的材料开展研究，因此处于“黑匣子”状态。而且，涉及人胚胎研究还受到伦理、胚胎数量和技术限制等的制约，相关科研工作一直以来很难开展。

为此，研究人员利用人干细胞开发了一个新的人工合成胚胎，首次再现了人围着床胚胎的发育特征、三维结构（双胚盘、羊膜腔和卵黄囊）和细胞谱系（胚外内/中胚层、原始生殖细胞和原条）。

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人工合成胚胎的明场、染色和模式图

借助这一人工合成胚胎，研究首次系统揭示了人围着床胚胎的发育动态、谱系特征、基因信号以及关键信号通路在不同谱系命运决定过程中的功能。该研究极大地促进了人类对人围着床胚胎发育的理解。

此外，人工合成胚胎也为进一步探索人胚胎着床后的谱系特化、信号互作和组织模式提供了一个全新的模型，同时也为胚胎异常发育进行药物研发和毒理测试提供了一个全新的平台。

同一时间，国际上其他四个团队也发表了人胚胎模型的工作。其中，三项工作（来自英国剑桥大学团队、美国耶鲁大学团队和美国匹兹堡大学团队）获得的胚胎模型缺乏典型的双胚盘、羊膜腔和卵黄囊结构；来自以色列魏茨曼科学研究所团队建立的胚胎模型具有典型的双胚盘、羊膜腔和卵黄囊结构，但效率仅为2.9%。而本研究的胚胎模型发育效率超过80%，为人早期胚胎发育、药物研发和毒理测试提供了重要的研究和筛选平台。

“这项研究为深入理解不育或胎儿出生缺陷，以及探寻相应的诊疗策略奠定重要基础，将造福人类生殖健康。”论文共同通讯作者，昆明理工大学教授李天晴对《中国科学报》说。