干细胞研究新突破：胚胎模型完成原肠发育到神经发育和器官发生

在自然发育过程中，受精卵发育成外胚层，外胚层形成机体。胚胎外内脏内胚层(VE)，形成卵黄囊;以及胚胎外外胚层(ExE)，这有助于胎盘的形成。与这三种谱系相对应的干细胞提供了从多种成分中完quan再生哺乳动物有机体的可能性，而不是从单一的全能受精卵中。

ES细胞来源于外胚层，在聚集时表现出形成胚胎样结构的显著能力，当嵌入Matrigel时，可以诱导形成具有躯体、神经管和肠的树干状结构。虽然神经发育可以通过抑制Wnt活性的初始爆发来促进，但它们不能准确地复制原肠形成运动，也不能代表自然胚胎的完整解剖结构。其他由异位形态发生信号中心聚集的ES细胞生成的模型胚状体只能发育后脑、神经管、心脏组织和肠管。因此，这些模型不能概括神经形成的整个发育过程。

起源于胚外组织的信号对于外胚层的形成和驱动前后轴的建立至关重要。在这一要求的指导下，我们通过聚集ES细胞与源自ExE前体的TS细胞和源自VE前体的XEN细胞来组装胚状体。将XEN细胞替换为瞬时表达VE主调控因子GATA4的ES细胞(iXEN细胞)可以提高ETiX胚体的效率和发育潜力。ETiX胚状体指ding了一个前组织者，即前内脏内胚层(AVE)，它迁移到原始条带的位置，以启动对后续发育至关重要的原肠形成运动。

2022年8月，发表在《Nature》上，标题为：“Synthetic embryos complete gastrulation to neurulation and organogenesis"的文章，将之前的方法(ETiX胚状体完成原肠胚形成的形态事件)与着床后小鼠胚胎培养的方法结合起来，表明ETiX胚状体可以在受精8.5天后发育到与自然胚胎相当的神经形成阶段。

具体来说，它们建立了所有的大脑区域，一个神经管，一个跳动的心脏和一个肠管。神经管两侧是发育中的体细胞，尾部形成原始生殖细胞(PGCs)。这个完整的胚胎模型在形成血岛的胚外卵黄囊内发育。因此，原肠胚和神经胚状体提供了一个强大的，生理相关的着床后胚胎发生模型。

该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状结构，由神经管和躯体组成的躯干，含有神经中胚层祖细胞的尾芽，肠管和原始生殖细胞。这个完整的胚胎模型在启动血岛发育的胚外卵黄囊内发育。值得注意的是，研究人员证明了由pax6敲除ES细胞与野生型TS细胞和iXEN细胞聚合而成的神经化胚胎模型再现了在自然的、普遍存在的pax6敲除胚胎中发生的神经管腹侧区域扩张。因此，这些完整的胚状体是解剖不同细胞系和基因在发育中的作用的强大体外模型。

研究结果证明了ES细胞和两种类型的胚胎外干细胞的自组织能力，可以通过原肠胚发育到神经发育和早期器官发生重建哺乳动物的发育。

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