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專家的完整意見請參考〈「人工合成的的小鼠胚胎可用於探討大腦和神經系統疾病」專家意見〉

科學家合成小鼠胚胎有助釐清發育早期的神經系統疾病 專家：這四點仍待突破

發稿單位：台灣科技媒體中心

發稿日期：2022年8月26日

最新研究成功的合成出小鼠胚胎，可以實際觀察神經系統早期發育階段，有望減少部分實驗動物的使用，解開早期哺乳類胚胎發育過程的謎題。台灣科技媒體中心表示，哺乳類動物的胚胎早期發育過程十分相似，此研究提供了很好的工具讓科學家研究哺乳類胚胎早期產生神經系統疾病或發育失敗的原因。臺灣大學生命科學系教授李士傑指出，對於未來幫助人類器官移植的應用，此研究是很重要的一步，但後續除了技術上之突破，更有倫理及法律上的問題要先克服。

今（2022）年8月26日台北時間凌晨，國際期刊《自然》（Nature）發表最新研究。瑪格達萊娜．澤尼克-格茨（Magdalena Zernicka-Goetz）的研究團隊使用多種不同的幹細胞，包含可形成胚胎本體的胚胎幹細胞、卵黃囊的滋養層幹細胞等，合成小鼠的胚胎。在這項研究之前，雖然有一些胚胎相關的結構被產製出來，但是還無法完全模擬胚胎發育的每一個階段。這份研究顯示合成的小鼠胚胎包含跳動的心臟，神經管和腸管等結構，可以不使用實驗動物而用於瞭解在早期的胚胎發育過程中，大腦和神經系統相關疾病的發展，但還無法以這份系統來研究胚胎發育後期的階段。

格茨於英國科學媒體中心舉辦的記者會中提到，這份研究的重要性在於提供了一個不用倚賴實驗動物，而可研究發育過程中訊息傳遞的方法，也是一個可以用於藥物研發，並且可以對照人類胚胎發育的研究系統。研究產生的合成胚胎還可用在了解器官發育，有助於研究如何應用重新生成組織的相關藥物。

格茨解釋，在人類身上大多數懷孕失敗都發生在胚胎發育早期的階段，若能研究胚胎發育的早期產生的問題和疾病，有助於了解胚胎發育的健康。

第一作者詹盧卡．阿馬德（Gianluca Amadei）說，合成胚胎經過8.5天這個階段的時候仍然有困難，研究挑戰在於即使是小鼠胚胎，也很難模擬母體胎盤運輸養分，所以胚胎很難繼續存活，所以下一階段可能考慮結合體外人造子宮或胎盤等技術。格茨在研究中也提到，很感謝另一個研究團隊，雅各．哈納（Jacob H. Hanna）提供了之前成功建立的體外人造子宮平台。台灣科技媒體中心在去年該研究發表時，也邀請專家評論此技術「人造子宮成功讓小鼠胚胎發育至11天」。

國立成功大學生理學科暨研究所教授楊尚訓表示，這篇研究最重要的是成功讓合成的胚胎，生成神經管、心臟、腸管等器官。楊尚訓表示，該研究透過混合不同的胚胎細胞株，體外系統中模擬出「早期胚胎（懷孕約前1/3階段）」的發育情況。楊尚訓補充，這突破了過去體外發育技術，沒能進展到的階段。

李士傑提到，這研究除了結合早前的研究技術以外，更利用基因編輯技術，建構出缺乏特定基因Pax6的胚胎特徵。李士傑解釋，這代表未來可做為基因缺失及其他疾病研究的模式。對於未來能否應用到器官移植上，楊尚訓則指出，這是該領域研究的終極目標，以這篇Nature研究來說，能觀察「小鼠胚胎發育的前1/3時期」已是目前最大的研究突破，但要用在器官移植還仍有一段距離。

楊尚訓也提到正如研究團隊所言，研究仍有四點限制，目前尚無法顯示胚胎後期的發育狀況，也不同於母體子宮的培養環境，且仍無法得知各器官與生理系統的連結，以及有出現胚胎組織缺陷的問題，都還需要後續研究的探討。

李士傑也提醒，此合成胚胎的成功率僅約五分之一，有可能在合成胚胎的發育過程中，某種或多種分子（例如黏著蛋白）的表現、分佈或功能不正常，且合成胚胎發育較慢。李士傑指出，目前想取代部分的動物模式可能還言之過早，但他也肯定此合成胚胎已明顯優於之前研究。

李士傑說明，與另一個研究團隊雅各．哈納等人今年8月2日刊登在Cell期刊的研究相比較（哈納亦為本次Nature研究共同作者之一），這篇Nature研究使用些微不同的方法，結果大致驗證彼此的結論，是很好的互動。楊尚訓也認為，兩篇文章基本上是類似的概念與突破，但本次Nature研究更進一步利用基因編輯的胚胎幹細胞進行實驗，發現跟活體動物有類似的結果，因此可作為發育生物學研究的新模式。

研究作者阿馬德也提醒，目前研究提供科學家一個運用幹細胞研究胚胎發育的藍圖，幹細胞的確有很多未來的研究潛能，但是這不是只有技術問題，也有倫理問題的限制。所以阿馬德認為，科學家和公眾有對話溝通是重要的，會需要討論研究倫理與倫理的邊界，再朝可行的方向進行實驗。

研究文獻：

Amadei, G. et al. (2022) "Synthetic embryos complete gastrulation to neurulation and organogenesis". Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-022-05246-3