波恩大學的研究人員開發了一種方法，從老鼠的幹細胞中產生類似胚胎的細胞複合物。該方法為胚胎髮育提供了新的見解。從中期來看，它也可能適合於對可能對生育有害的物質進行測試。
老鼠、狗或人類是如何從受精卵中發育出來的，人們至今還不完全理解。卵細胞能夠形成生物體中的每一種組織，無論是骨骼、面板、肌肉還是大腦。它的子代細胞在基因上和它是一樣的，所以在原則上，他們應該能夠做到同樣的事情。但在這些細胞遺傳物質中的某些程式很早就被啟用，這就不可逆轉地決定了它們的發展方向。
這個過程必須協調到最小的細節。畢竟，這是唯一的方法，以確保眼睛形成在適當的位置在面部，而其他細胞非常接近發展成為鼻軟骨。然而，令人驚訝的是，沒有指揮家揮舞指揮棒。胚胎髮育在很大程度上是基於自組織波恩大學病理研究所的休伯特·舒爾博士解釋說，“每個細胞都會向周圍環境釋放信使物質，從而幫助決定鄰居的命運。”就好像在管絃樂隊裡，每個人都只注意周圍的音樂家在演奏什麼。然而，這不會導致混亂的聲音，而會導致貝多芬的“第九交響曲”。
修飾細胞系
目前的研究允許對這些精確協調的過程有新的見解。來自波恩的研究人員成功地成熟了。胚胎幹細胞(ES細胞)從老鼠變成一個所謂的胚狀體。ES細胞是多能的，它們可以形成不同的組織型別。然而，與全能受精卵不同的是，它們並不是萬能的--所以它們不再對它們開放所有的職業。Schorle解釋說：“除了實際的胚胎外，圍繞它的膜和部分胎盤也從卵子中產生。”另一方面，ES細胞不能在胚胎以外形成這些組織結構。
然而，他們顯然在胚胎髮育：如果ES細胞受到刺激而分裂，它們只會變成一群未分化的細胞。Schorle的同事JanLangkabel解釋說：“我們現在已經在我們的研究中對一些ES細胞進行了基因改造。”他與來自德國神經退行性疾病中心(DZNE)的Joachim Schultze教授的研究組和波恩大學的萊姆研究所的Arik Horne一起進行了這項研究的主要實驗。“一些ES細胞隨後能夠形成膜，而另一些細胞則能形成胎盤的胚胎部分。”
當研究人員把這兩種改進型細胞株與原始ES細胞一起，他們觀察到了令人吃驚的事情：老鼠細胞以一種精細的平衡方式分化，最終產生一個類似胚胎的複合體--一個胚胎樣體。“這就像一個五天大的老鼠胚胎，”霍恩說。因此，三種細胞型別的無序混合物已演變成一個嚴格有序的結構，就像通常從受精卵中出現的結構一樣。對其基因活性的研究證實了這一發現：胚狀體中的每個單個細胞在一個真正的胚胎中表現出與其對應細胞非常相似的行為。
Embryoid可以取代動物試驗
以前已經有可能製造出這樣的胚狀體。然而，這需要使用三種完全不同的細胞株，它們是以嚴格協調的方式單獨生長的。這種方法非常複雜，容易出錯--不像新方法：“我們用單一的文化工作，”Schorle強調說，他和Schultze教授一樣，是波恩大學跨學科研究領域(TRA)生命與健康的成員。一段時間後，我們在細胞的一部分開啟胎盤程式，在另一部分開啟細胞膜程式。其餘的都是透過自我組織來實現的。
Schorle教授現在正計劃以類似的方式從猴子的ES細胞中製造出類似的胚胎。他說，這些可以用於毒性測試，例如，確定某些物質是否會導致子宮畸形。目前這取決於動物試驗。研究人員指出：“這種胚胎的使用至少可以取代其中的一些。”他已經計劃與哥廷根大學的研究人員進行相應的合作專案。
更多內容：Jan Langkabel et al, Induction of Rosette-to-Lumen stage embryoids using reprogramming paradigms in ESCs, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-27586-w
