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以色列魏茨曼科學研究所的研究人員的這項新研究，建立在該團隊先前研究的兩個分支上。第一個分支涉及將干細胞重新編程為“初始”狀態，使它們能夠分化為所有其他細胞，包括其他干細胞。另一項工作的重點是開發一種可以在子宮外更有效地培育胚胎的設備。

通過結合這兩種技術，該團隊現在已經培育出一些迄今為止最先進的合成小鼠胚胎。他們從幼稚的小鼠干細胞開始，這些干細胞之前已經在培養皿中培養了好幾年了。這些細胞被分成三組，在胚胎發育中發揮關鍵作用。

一組包含將發展成胚胎器官的細胞。另外兩組用胚胎外組織的主調控基因處理--一組是胎盤，另一組是卵黃囊。這三種類型的細胞隨后在人工子宮中混合在一起，人工子宮仔細控制壓力和氧氣交換，并輕輕移動燒杯以模擬自然營養流。

一旦進入其中，三種類型的細胞就會聚集在一起，形成聚合體，有可能發展成類似胚胎的結構。正如可以預料的那樣，絕大多數在這個階段失敗了，只有0.5%成功地進一步發展。

這些“幸運兒”開始形成細胞球，并最終拉長了類似于自然胚胎的結構，并配有胎盤和卵黃囊。它們被允許發育超過8天，這幾乎是小鼠妊娠期的一半，到那時它們已經形成了所有器官的早期祖先。這包括一個跳動的心臟，血液干細胞循環，一個形狀良好的大腦，一個腸道和脊柱的雛形。

經過仔細檢查，研究小組發現，這些合成胚胎的內部結構形狀和基因表達模式與自然胚胎的匹配度在95%以內。它們的器官似乎也是有功能的。

該團隊表示，這項技術可以幫助減少對活體動物測試的需求，并最終成為移植用組織和器官的豐富來源。

“胚胎是最好的器官制造機器，也是最好的3D生物打印機--我們試圖模仿它的工作，”該研究的首席研究員Jacob Hanna教授說。“我們不需要為每種細胞類型的生長制定不同的方案--例如，腎臟或肝臟的細胞--我們有一天可能會創造一個類似于合成胚胎的模型，然后分離出我們需要的細胞。我們將不需要向新興器官規定它們必須如何發展。胚胎本身在這方面做得最好。”

這項研究發表在《細胞》雜志上。