在正常的生命起源過程中，受精卵需要透過精子與卵子結合、受精卵才能發育成為胚胎。近期劍橋大學（University of Cambridge）生理學與神經發育學系團隊突破性利用小鼠幹細胞培養出小鼠胚胎，形成了大腦、跳動的心臟、以及其他器官的發育基礎，意味著將來有可能不必經由精卵結合，就能借助合成胚胎模型生成體內任何類型細胞。研究成果發佈於 Nature 期刊。
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人體胚胎若要成功發育，需要歷經在母親體內順利著床，而在受精約一週內，有三類胚胎幹細胞（embryonic stem cells, ESC）會影響胚胎發育順利與否。其中一類會最終形成胎兒身體組織，另外兩類則和支持胚胎發育的環境有關：一類胚胎外幹細胞成為胎盤，成為胎兒與母親聯繫病提供氧氣與養分的橋樑，另一類是成為卵黃囊（yolk sac），提供早期胚胎發育的養分來源。
當這三類幹細胞功能異常或者傳遞的化學訊號相互干擾，會造成著床失敗，許多妊娠風險的症狀也與這些訊號傳遞不正常有關。
不需要精卵結合的小鼠胚胎模型
劍橋大學研究團隊模擬早期哺乳動物發育中的三種幹細胞作用，將小鼠取出的幹細胞，誘導 Pax6 基因表達，建立三類體外培養的胚胎幹細胞能互相作用的環境後能成功形成胚胎。
圖片來源/ https://www.cam.ac.uk/stories/model-embryo-from-stem-cells
特別值得注意的是，該體外發育的小鼠胚胎具備生長出大腦的能力，尤其前腦構造相當完整。團隊也反向藉由剔除基因試驗，確認了對神經管、神經系統及大腦發育至關重要的基因，將來能衍伸應用至腦功能缺陷的研究標的。
胚胎發育在母體中如何進行向來相當未知，在越來越了解複雜的胚胎發育分子機制後，對於著床懷孕、甚至合成的器官修復開發都有應用空間。研究團隊表示除了小鼠模型，他們未來也會嘗試建立人體的胚胎模型，期望能幫助解決器官移植需求。
延伸閱讀：單細胞定序也能分析表觀遺傳調控，揭開早期胚胎細胞如何分化參考資料：
1. https://www.cam.ac.uk/stories/model-embryo-from-stem-cells
2. Nature, 2022; https://www.nature.com/articles/s41586-022-05246-3
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