在一团细胞发育成为胚胎之前，哪一端是胚胎的“上部”就已经是确定的了。这一（发育）过程从未在人体中被观察到过——直到最近为止。
有史以来的第一次，研究人员得以观察到人类“组织者”细胞如何指挥细胞团形成胚胎的上部、底部、正面和背面。为了达到这个目的，研究人员发明了一种把人类细胞“嫁接”到鸡胚胎上的技术，来避免直接在人类胚胎上进行实验的种种限制。这一5月23日发表在《自然》(Nature)杂志上的技术可以在一些实验中代替人类胚胎的使用
组织者细胞的发现可以追溯到1924年在德国完成的一系列关于蝾螈的实验。当时两个发育生物学家把一个蝾螈胚胎的背部细胞移植到了另一个蝾螈胚胎的正面；这个融合胚胎最终发育成了两只完整的连体蝾螈——也就是说来自另一个胚胎背部的细胞也发育成了一只完整的蝾螈。这个结果表明，在胚胎背面有特定的细胞可以把和它们相邻的细胞组织起来形成更复杂的结构，并最终形成完整的动物个体。
从那时开始，研究人员在许多其他物种的胚胎中都找到了组织者细胞，但这类细胞引导早期人类发育的过程从未被观察过。包括美国在内的很多国家中，道德准则和法律都禁止科学家使用形成了14天以上的人体胚胎做实验，而这恰恰有可能是组织者细胞形成并发挥引导作用的时间段。
就像Ali Brivanlou所说的那样：“没有人知道细胞团在子宫着床后会发生什么。”他是纽约市洛克菲勒大学(Rockefeller University)的发育生物学家、这次发现的主要作者。
合二为一
在2016年，Brivanlou的研究团队首次在培养皿中把人类胚胎培养到了14天大的时间节点；但研究人员在胚胎开始复杂的重组进而长出四肢和器官之前就停止了培育工作。在实验结束之前，他们都没有观察到人类胚胎里的组织细胞。
在最新的实验中，Brivanlou的团队选择了用人类胚胎干细胞培育的类胚胎结构展开实验，因此避开了直接使用人类胚胎做实验的14天培养限制。实验中的细胞培养在边长为22毫米的方形器皿中，因此细胞被迫在狭窄的空间里形成有序的结构而不是平铺在培养器的底部。研究人员还用一系列生长因子处理这些细胞，从而刺激它们形成早期胚胎中常见的各种细胞层。随后的检测发现，这些类胚胎结构里有细胞团会表达在其他物种的组织者细胞里发现的基因。
Brivanlou和他的同僚随即把这些类人类胚胎的结构移植到了12小时大的鸡胚胎上(此时鸡胚胎的发育程度相当于14天的人类胚胎)。研究人员发现，随着这个融合胚胎的发育，人类组织者细胞指导着鸡的胚胎分化出了第二组鸡神经系统。Brivanlou认为这个结果和1924年蝾螈实验的结果是相似的，虽然他们研究团队的杂交胚胎并没有发育成可以孵化的小鸡。
描绘生长
Martin Pera被这个研究深深震撼了。这个在缅因州巴尔港的杰克逊实验室从事干细胞研究的科学家感叹：“从这种混合胚胎的系统中能延伸出太多的研究了”。可能从这个技术得益的研究包括人类胚胎发育早期时出现的导致流产的缺陷、对这个类胚胎结构和人体干细胞培养的对比以更好地了解干细胞的能力。
这项技术也可以避免直接对人类胚胎做实验所带来的道德争议。“这的确是个进步——能在不使用胚胎的情况下观察早期发育过程是个美妙的事，”在德国斯图加特的霍恩海姆大学担任发育生物学家的Martin Blum说，“如今有了这个技术，我已经想不出有哪个基础研究的实验必须要用到早期人类胚胎了。”
但Brivanlou对这个说法提出了异议，“真正的早期胚胎是无法被替代的；在实验中我们采用的各种模拟胚胎的方法其实都是把它简化了。”
他表示，下一步的计划是确定人类管理者细胞是如何影响周围细胞的；这个研究的结果将为从人体干细胞培育成特定组织和结构提供思路，并可以用于发展到再生器官、组织的疗法。“人类胚胎干细胞和鸡蛋里藏着我们需要的所有信息，”Brivanlou说，“我们所做的所有其他努力都只是推动这一重大发现的第一块多米诺骨牌。”
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