8月1日，以色列魏茨曼科学研究所的科学家们在Cell杂志发表里程碑成果，他们成功利用干细胞在子宫外培育出小鼠的合成胚胎模型，这一过程无需精卵结合。这些合成胚胎模型能正常发育到第8.5天，几乎是小鼠完整妊娠期（20天）的一半。
仅相隔24天，Nature杂志也报道了来自另一个研究小组的新成果：来自剑桥大学等机构的科学家用干细胞培育出了具有大脑和心脏的“合成”胚胎。
自然胚胎(上)和人工胚胎(下)并排显示大脑和心脏的形成（来源：Amadei and Handford）
8.5天的合成胚胎
据悉，两个研究小组使用类似的技术完成了这一壮举。Magdalena Zernicka-Goetz是一位在英国剑桥大学和美国加州理工学院任职的发育和干细胞生物学家，她研究这一方向已经有十年了。
一开始，Zernicka-Goetz的团队只专注于胚胎干细胞，然而，这类干细胞只能模拟发育的早期阶段，不能再进一步发育。几年前，她的团队发现，当他们添加产生胎盘和卵黄囊的干细胞时，它们的胚胎进一步发育了。去年，他们证明可以使用这种技术培养胚胎到第7天。
来源：Nature
在8月25日最新发表在Nature杂志上的最新论文中，Zernicka-Goetz的团队描述了他们如何让胚胎再生长1.5天。
ETiX胚状体再现了天然小鼠胚胎到8.5天的发育里程碑（来源：Nature）
具体来说，科学家们利用小鼠胚胎干细胞(ESC)、滋养层干细胞(TSC)以及诱导胚外内胚层干细胞（iXEN）在体外培养出了干细胞来源的胚胎，且这种合成胚胎再现了天然小鼠胚胎在子宫内发育到8.5天的里程碑。胚胎模型显示出具有明确前脑和中脑区域的头褶，并发育出跳动的心脏样结构、包括神经管和体节的躯干、包含神经中胚层祖细胞的尾芽、肠管和原始生殖细胞。
ETiX胚状体表现出体节发生和心脏形成（来源：Nature）
密歇根大学的生物工程专家Jianping Fu说：“这项成果非常、非常令人兴奋。这个领域的下一个里程碑很可能是基于干细胞的合成人类胚胎。”
如果Zernicka-Goetz团队开发的方法在未来的人类干细胞上被证明是成功的，它们也可以被用来指导合成器官的开发。“世界上有很多人等待器官移植数年，而我们工作很有可能被用于培养合成人类器官，以挽救患者生命，这非常令人兴奋。”Zernicka-Goetz说道。
共享突破技术
Zernicka-Goetz团队在以色列魏茨曼科学研究所的干细胞生物学家Jacob Hanna（8月1日发表的Cell论文的共同通讯作者）开发的技术的帮助下取得了这一突破。去年，Hanna的团队报告称，他们已经开发出一种设备，允许他们在子宫外培养天然小鼠胚胎，时间达到前所未有的长度（胚胎从存活5天延长至11天）。
去年，Hanna团队的论文发表后，他们与其他发育和干细胞生物学家分享了他们培养设备。Zernicka-Goetz和她的同事们在他们的实验中也对这一设备进行了轻微的调整。
在8月1日发表在Cell杂志上的论文中，Hanna的团队描述了他们如何使用该系统让胚胎生长8.5天。这段时间足够大脑区域发育，心脏开始跳动，神经管和肠管形成。
干细胞生物学家Jacob Hanna的研究小组在小瓶中培育的合成小鼠胚胎（来源：Tarazi et al./Cell (CC BY 4.0)）
不过，Hanna表示，这些合成胚胎看起来很像小鼠精子与卵子相遇形成的自然胚胎，但它们“并非100%相同”，可以看到器官大小上的一些缺陷和变化。
从“小鼠”到“人类”
对于研究人员来说，这些合成的胚胎模型比由卵子和精子创造的自然胚胎有很多优势。因为它们生长在子宫外，所以更容易观察。使用基因编辑工具也更容易操纵它们。因此，该模型可能有助于揭示不同基因在出生缺陷或发育障碍中的作用。Zernicka-Goetz计划用这个模型来了解怀孕失败的原因。
Hanna希望利用这项技术来开发人类合成胚胎，为有需要的人提供新的器官和组织。但将这项研究成果转化为人类并不容易。研究人员已经实现将人类干细胞诱导为囊胚，甚至模拟了原肠胚形成（胚胎发育过程中的一个特定形态发生过程）的某些方面。但是，人类细胞到达器官形成的阶段发生在大约受精后一个月左右，这是一个重大的技术挑战。
此外，人类合成胚胎研究还有不可忽视的伦理问题。国际干细胞研究学会长期以来一直建议，不要培养超过14天的人类胚胎(相当于小鼠的6天)。2021年，该学会取消了这一限制，并发布了新的指南，称此类研究应该有令人信服的科学依据，应该使用实现科学目标所需的最低数量的胚胎。
干细胞生物学家Martin Pera认为有必要就此类模型的伦理问题进行持续的讨论。尽管目前对于研究人类胚胎模型没有遇到太多反对意见，但他担心，当研究人员开始开发“开始发育器官的人类胚胎模型”时，反对声会更加剧烈。这种反对可能会危及整个研究领域。
“在达成某种道德共识的情况下开展研究非常重要。”他说。
