细胞编程结构成功模拟胚胎最初发育
发布时间: 2025-03-30 08:02:54
美国加州大学圣克鲁斯分校团队开发出一种细胞模型，无需使用实际胚胎即可模拟两个有性生殖细胞相遇后的最初几天发育情况。该研究发表在新一期《细胞·干细胞》杂志上。
团队此次利用基于CRISPR的工程技术促使干细胞组织成“可编程”的胚胎样结构，这也被称为拟胚体，用于探索特定基因在早期发育中的作用。这些结构并非真正的胚胎，而是实验室中培养的细胞集合体，它们能够自我组织以模仿早期发育阶段的部分特征。
一直以来，受精后最初几天的过程都被科学界视为一个谜团：一个单一的细胞如何成长为复杂的有机体，这一过程吸引了来自不同领域的科学家的兴趣。然而，由于某些动物的发育过程发生在子宫内部，这为直接观察和研究带来了挑战，使得了解此过程中可能出现的问题以及环境因素如何影响胚胎形成变得尤为困难。
团队采用了表观基因组编辑器形式的CRISPR技术，这种方法不会切割DNA，而是通过修改其表达方式来调控基因活动。他们针对已知参与早期胚胎发育的关键基因区域，控制部分基因被激活，并诱导产生早期发育所需的主要细胞类型。这种新方法的优势在于它允许不同的细胞类型更加自然地“共同发育”，比其他化学方法更接近于自然胚胎的形成过程。
实验结果显示，大约80%的干细胞能够在几天内组织成模拟胚胎最基本形式的结构，并经历反映生物体发育过程的基因激活。此外，这些细胞在移动和组织时显示出集体行为模式。这项技术不仅让科学家能够在实验初期激活基因，还可以根据需要调整或修改对后续发育有重要意义的基因，使得胚胎模型具有高度可控性和可编程性，便于靶向测试对多个基因的影响。
这种模拟有助于更好地理解导致早期繁殖失败的因素，特别是对人类，因为人类胚胎往往难以成功植入或建立正确的早期组织结构。因此新成果可为提高人类生育能力提供线索，并为深入探索早期胚胎发育开辟了新途径。
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