胚胎相關(guān)研究在本年度成為炙手可熱的內(nèi)容，突破性的進展吸引了不少眼球。Science雜志通過11000張讀者投票，在今年年底刊登出讀者所選的5項“年度科技突破”。其中體外胚胎發(fā)育首次超越一周存活13天名列五項之一?？萍既請蟆?016年國際十大科技新聞解讀”其中一條就是：人類胚胎基因編輯實驗首獲許可。今天我們就在這篇文章中盤點一下2016年中胚胎相關(guān)研究有哪些進展吧。

5項突破之一

Nature等：體外培養(yǎng)人類胚胎獲突破已達(dá)法規(guī)上限

Self-organization of the in vitro attachedhuman embryo

Self-organization of the human embryo inthe absence of maternal tissues

人類胚胎發(fā)育研究出現(xiàn)里程碑式突破。美國洛克菲勒大學(xué)和英國劍橋大學(xué)的研究小組分別在5月4日的Nature和Nature Cell Biology發(fā)表了相關(guān)文章稱, 已經(jīng)在實驗室成功培養(yǎng)了自受精后13天的人類胚胎，打破了以前9天的記錄。這一成就已經(jīng)使科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了早期人類發(fā)育的新方面，包括人類胚胎中重未見過的特性。該技術(shù)能夠幫助確定為什么一些人懷孕會失敗。很多國家和科學(xué)團體禁止對14天以上的人類胚胎進行研究，考慮到這個，研究者在這個時間點之前結(jié)束了他們的實驗。（詳細(xì)） 

十大新聞之一

世界首例“官方批準(zhǔn)”人類胚胎編輯或通過，首選方向為改善不孕治療！

據(jù)Science及BBC網(wǎng)站報道，最火的基因編輯技術(shù)CRISPR可能很快就要用于人類胚胎研究了。

1月14日，英國的一個監(jiān)管委員會將評估一項世界矚目的申請，倫敦Francis Crick 研究所的研究人員申請用CRISPR技術(shù)敲除日齡胚胎（day-old embryos）中的發(fā)育基因。在當(dāng)日的新聞發(fā)布會上，申請者Kathy Niakan闡述了她所提議研究背后的基本原理，希望這一研究路線有一天可以改善不孕治療（詳細(xì)）。

今年2月1日，英國人工授精與胚胎學(xué)管理局（HFEA）發(fā)表一份聲明——“準(zhǔn)許倫敦弗蘭西斯?克里克研究所凱茜博士更新其實驗室有關(guān)研究的許可證，包括胚胎的基因編輯”——首次批準(zhǔn)了“在人類胚胎上使用基因編輯技術(shù)”。

5月，干細(xì)胞研究領(lǐng)域最大的國際學(xué)術(shù)團體——國際干細(xì)胞研究學(xué)會（ISSCR）推出了研究指南，其核心是：所有涉及對人類胚胎進行人為操縱的研究，都應(yīng)接受特殊的“胚胎研究監(jiān)督”程序；呼吁科研人員應(yīng)繼續(xù)遵守在體外培養(yǎng)人類胚胎不超過14天的慣例；支持在實驗室中對人類精子、卵子或胚胎進行基因編輯，但現(xiàn)階段不能應(yīng)用于臨床……

兩機構(gòu)旗幟鮮明、前呼后應(yīng)，在力促相關(guān)研究按科學(xué)規(guī)范進行的同時，緩解了國際社會的憂慮（詳細(xì)）。 

胚胎基因編輯進展

有一就有二？全球第二例人類胚胎基因編輯現(xiàn)身中國

Introducing precise genetic modificationsinto human 3PN embryos by CRISPR/Cas-mediated genome editing

最近，中國科研人員發(fā)表了一項有關(guān)人類胚胎基因編輯方面的研究，讓全球科學(xué)家的神經(jīng)再一次被挑動。該研究由廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院范勇領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊完成。雖然論文發(fā)表在一般人不熟悉、影響因子不超過2的學(xué)術(shù)雜志——《輔助生殖與遺傳學(xué)期刊》上，但卻引來國際頂級學(xué)術(shù)期刊以及媒體的關(guān)注（詳細(xì)）。

Science重磅：CRISPR“直擊”胚胎生長過程，下一步也許就是癌癥！

Whole organism lineage tracing bycombinatorial and cumulative genome editing

5月26日，發(fā)表在Science上的一項研究中，哈佛大學(xué)的發(fā)育生物學(xué)家Alexander Schier和他的同事設(shè)計了一種在發(fā)育動物中標(biāo)記和追蹤細(xì)胞的新方法。在首次測試中，研究人員利用CRISPR技術(shù)揭示了一項驚人的發(fā)現(xiàn)，即成年斑馬魚中的許多組織和器官僅僅是從幾個胚胎細(xì)胞形成的?？茖W(xué)家們將這一新技術(shù)稱為GESTALT（Genome Editing of Synthetic Target Arrays for Lineage Tracing），它有望幫助闡明單細(xì)胞最終發(fā)展成動物的過程；同時，GESTALT還有望揭示癌癥研究中的重要問題，如多少前體細(xì)胞引發(fā)了腫瘤，擴散的癌癥細(xì)胞如何與最初的腫瘤相關(guān)等（詳細(xì)）。

打破禁忌！瑞典科學(xué)家率先用CRIPSR編輯健康人類胚胎

編輯人類胚胎是CIRSPR這一顛覆性技術(shù)最受爭議的應(yīng)用之一。在發(fā)生了中國科學(xué)家發(fā)表全球首篇基因編輯人類胚胎論文、英國率先批準(zhǔn)編輯人類胚胎研究等事件后，這一領(lǐng)域算是平息了一段時間。然而，9月22日，據(jù)Science網(wǎng)站推薦新聞稱，瑞典科學(xué)家Fredrik Lanner已經(jīng)開始編輯健康人類胚胎了。具體來說，他將通過“關(guān)閉”胚胎中的一些基因，探索這些基因在早期發(fā)育中的作用（詳細(xì)）。 

胚胎發(fā)育研究

Cell：受精卵發(fā)育第二天，胚胎細(xì)胞分化就已經(jīng)出現(xiàn)差異

Heterogeneity in Oct4 and Sox2 TargetsBiases Cell Fate in 4-Cell Mouse Embryos

細(xì)胞出現(xiàn)差異性分化的時間點一直未知。3月24日發(fā)表在《Cell》上的一篇研究文章揭示，早在受精卵發(fā)育第二天——4細(xì)胞胚胎階段，細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá)就已經(jīng)出現(xiàn)差異。

其中，調(diào)控胚胎干細(xì)胞多能性和自我更新功能的關(guān)鍵基因Oct4和Sox2的下游基因Sox21的表達(dá)差異尤為突出。當(dāng)Sox21基因表達(dá)活性降低后，調(diào)控細(xì)胞發(fā)育成胎盤的下游基因網(wǎng)絡(luò)將會被激活（詳細(xì)）。

Nature揭示胚胎細(xì)胞的命運抉擇

Asymmetric division of contractile domainscouples cell positioning and fate specification

歐洲分子生物學(xué)實驗室（EMBL）的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，對于胚胎中的細(xì)胞而言，成為嬰兒身體的組成部分而不是胎盤的秘密在于更大程度地收縮及繼續(xù)舞蹈。發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上的這項研究，可能有一天會對輔助生殖產(chǎn)生影響。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在小鼠胚胎中細(xì)胞是移動到中間還是留在表面取決于它可以多么強烈地收縮。通過在實驗室結(jié)合計算機建模和一些實驗，科學(xué)家們確定了向內(nèi)移動的細(xì)胞比它們的鄰居收縮的強度至少高1.5倍。那么為什么一些細(xì)胞會比另一些細(xì)胞更大程度地收縮呢？EMBL的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，答案是它們接受了不相等的遺傳物質(zhì)：不同數(shù)量的頂端蛋白（apical protein），這些分子阻止了細(xì)胞收縮（詳細(xì)）。

AJHG:復(fù)旦大學(xué)王磊課題組發(fā)現(xiàn)人類早期胚胎停育致病基因

Mutations in PADI6 Cause Female InfertilityCharacterized by Early Embryonic Arrest

8月19日，復(fù)旦大學(xué)王磊課題組在國際著名遺傳學(xué)雜志《美國人類遺傳學(xué)雜志》上發(fā)表了最新研究成果，揭示了人類早期胚胎停育致病基因——PADI6，為早期胚胎停育機制的認(rèn)識及相應(yīng)疾病的精確診斷向前推進了一步。

本研究中，在3個隱性遺傳家系中，研究者發(fā)現(xiàn)了PAID6基因的純合及復(fù)雜合突變。PADI6蛋白為皮質(zhì)母源復(fù)合體(Subcortical Maternal Complex, SCMC)的重要組成部分，皮質(zhì)母源復(fù)合體多個成員的基因敲除鼠模型已表現(xiàn)為早期胚胎停育的表型（詳細(xì)）。

徐國良院士Nature發(fā)文，破解胚胎發(fā)育背后的秘密

TET-mediated DNA demethylation controlsgastrulation by regulating Lefty–Nodal signaling

10月19日，Nature雜志在線發(fā)表了徐國良院士的論文，第一次在體內(nèi)證明了DNA甲基化及其氧化修飾在小鼠胚胎發(fā)育過程中具有重要功能，揭示了胚胎發(fā)育過程中關(guān)鍵信號通路的表觀遺傳調(diào)控機理，為發(fā)育生物學(xué)提供了新的認(rèn)識。

在這一研究中，科學(xué)家小組發(fā)現(xiàn)，TET雙加氧酶介導(dǎo)的DNA去甲基化與DNMT介導(dǎo)的甲基化共同作用，通過調(diào)控Lefty-Nodal信號通路控制小鼠胚胎原腸運動（詳細(xì)）。

生殖領(lǐng)域

PNAS：破解體外受精胚胎缺陷的謎團

Micronucleus formation causes perpetualunilateral chromosome inheritance in mouse embryos

當(dāng)一個精子與一個卵子在試管內(nèi)受精時，所獲得的胚胎往往有缺陷。1月4日在《PNAS》雜志上發(fā)表的一項研究中，加拿大蒙特利爾大學(xué)醫(yī)院研究中心（CRCHUM）的研究人員，發(fā)現(xiàn)了理解“發(fā)育的胚胎如何會發(fā)生這些異?，F(xiàn)象”的一個重要元素。研究人員發(fā)現(xiàn)在小鼠發(fā)育的胚胎中，含有錯誤染色體數(shù)目的細(xì)胞通過微核的方式進行分裂和延續(xù)（詳細(xì)）。

Nature子刊：早期胚胎異常不一定影響后代健康

Mouse model of chromosome mosaicism revealslineage-specific depletion of aneuploid cells and normal developmentalpotential

3月29日，劍橋大學(xué)的研究人員在《NatureCommunications》上表明胚胎早期細(xì)胞異常并不意味著新生兒一定攜帶先天性缺陷，如唐氏綜合征等?？茖W(xué)家研究表明，胚胎早期異常的細(xì)胞可通過細(xì)胞凋亡被淘汰，取而代之的是健康細(xì)胞，在許多情況下能完全修復(fù)胚胎。在真實的案例中：四分之一的胎盤細(xì)胞異常，卻能生育健康的寶寶。科學(xué)家們通過將含有正常細(xì)胞的8-細(xì)胞胚胎與細(xì)胞異常的胚胎混合，構(gòu)建了非整倍體小鼠模型，發(fā)現(xiàn)正常細(xì)胞取代了凋亡的異常細(xì)胞，最終使整個胚胎的細(xì)胞都正常（詳細(xì)）。

沉睡18年的胚胎蘇醒，中國最“抗凍”寶寶出生

據(jù)中國青年報報道：6月27日，中國最“抗凍”寶寶誕生。當(dāng)這名中國最“抗凍”寶寶還是一枚胚胎的時候，曾在復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院上海集愛遺傳與不育診療中心安靜地“沉睡”了18年，直到去年11月初，被該中心的醫(yī)生“喚醒”，并成功移植(詳細(xì))。

NEJM重磅成果！山大陳子江團隊首次證明凍存胚胎移植活產(chǎn)率更高

Fresh versus Frozen Embryos for Infertilityin the Polycystic Ovary Syndrome

8月11日，山東大學(xué)副校長、生殖醫(yī)學(xué)研究中心主任陳子江教授課題組在《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》上表明，與新鮮周期胚胎移植相比，胚胎凍存后移植可以明顯提高新生兒活產(chǎn)率，這標(biāo)志著多囊卵巢綜合征臨床治療研究在國際上取得重大突破，為臨床輔助生殖技術(shù)全胚冷凍策略應(yīng)用的安全性、可靠性提供了科學(xué)依據(jù)，具有重要里程碑意義（詳細(xì)）。

胚胎干細(xì)胞

Nature：新型胚胎干細(xì)胞，只有一半基因組

Derivation and differentiation of haploidhuman embryonic stem cells

二倍性是哺乳動物的一個基本遺傳特性，單倍體細(xì)胞往往只出現(xiàn)在生殖細(xì)胞中。3月16日，發(fā)表在《自然》雜志上的一項研究中，科學(xué)家們成功生成了一種只攜帶單拷貝人類基因組的新型胚胎干細(xì)胞。

研究人員分析了一批來自單倍體卵母細(xì)胞的人類孤雌生殖胚胎干細(xì)胞系，成功分離和培養(yǎng)了攜帶正常單倍體染色體組型的人類胚胎干細(xì)胞系。單倍體人類胚胎干細(xì)胞表現(xiàn)出典型的多能干細(xì)胞特征，如自我更新能力以及多能特異性分子信號。此外，研究人員還證明了這類新型干細(xì)胞可作為功能缺失基因篩選平臺使用（詳細(xì)）。

Nature：靈長類的胚胎干細(xì)胞多能性更勝一籌

A developmental coordinate of pluripotencyamong mice, monkeys and humans

8月24日在線發(fā)表在Nature上的一篇研究文章展示了干細(xì)胞多能性在小鼠、猴子和人類的不同，表明某些靈長類干細(xì)胞的多能性要優(yōu)于一些來源于小鼠的類型，第一次說明了靈長類干細(xì)胞發(fā)育的對應(yīng)產(chǎn)物。

京都大學(xué)的研究小組對食蟹猴著床前后的外胚葉發(fā)育進行了分析，他們發(fā)現(xiàn)基因表達(dá)譜在著床前后變化得最快，保持了一組獨特的多能性基因和獲得了神經(jīng)元分化的特性。另外一個發(fā)現(xiàn)是猴子的胚胎保持多能性比小鼠在著床后至少多一個星期（詳細(xì)）。

胚胎嵌合體

PLOSBlogs：揭開黑匣子，“胚胎嵌合體”的更多秘密

Zygotes segregate entire parental genomesin distinct blastomere lineages causing cleavage-stage chimerism and mixoploidy

卵子受精及受精卵依附在子宮內(nèi)壁的那一刻會發(fā)生什么，人們對此知之甚少，這也成為了發(fā)育生物學(xué)的黑匣子?！禛enome Research》雜志第五期報道了一種意想不到的現(xiàn)象——胚胎中有些細(xì)胞的基因組全來自父本，而有些細(xì)胞的基因組全來自母本（詳細(xì)）。

人類干細(xì)胞與豬類DNA結(jié)合，人豬“合體”胚胎可存活28天

據(jù)6月6日的BBC和每日郵報報道英國科學(xué)家宣布成功完成了人類干細(xì)胞與豬類DNA結(jié)合實驗，成長的胚胎被放入實驗豬的體內(nèi)，存活期長達(dá)28天，不過尚未有成型的具有人體功能的器官誕生。

長期以來，在動物體內(nèi)培植人體器官存在兩大難關(guān)，一為人體本身會對外來器官產(chǎn)生排異反應(yīng)；二為器官移植可能導(dǎo)致動物細(xì)菌轉(zhuǎn)移到人體。不過現(xiàn)在，科學(xué)家已經(jīng)解決了這兩大難題，他們成功破解了豬的胰腺細(xì)胞DNA，通過將準(zhǔn)確基因序列植入人體空白干細(xì)胞內(nèi)從而決定胚胎的未來變化?；旌虾蟮募?xì)胞將被放入成年母豬的體內(nèi)，最終成長為人類胰腺器官（詳細(xì)）。

數(shù)據(jù)集和方法學(xué)

Science：人類胚胎發(fā)育免費在線互動式3D圖集建成

An interactive three-dimensional digitalatlas and quantitative database of human development

在荷蘭阿姆斯特丹的學(xué)術(shù)醫(yī)療中心的一組研究人員創(chuàng)造了一個更新的互動式3D圖集，描繪了人類從受孕到兩個月發(fā)育的各個階段。他們的論文發(fā)表在11月25日的Science上，研究人員列出了醫(yī)學(xué)文本過時的原因，他們?nèi)绾谓鉀Q這個問題，新的3D圖集的特點以及它可能對未來的醫(yī)療研究工作意味著什么。該圖集對公眾免費開放（詳細(xì)）。

三維成像告訴你：胚胎植入之初，小鼠子宮內(nèi)發(fā)生了哪些變化？

Insights from imaging the implanting embryoand the uterine environment in three dimensions

雖然我們對胚胎發(fā)育了解頗多，但是胚胎發(fā)育初期子宮內(nèi)部環(huán)境的變化仍然有很多未知。近期，加州大學(xué)舊金山分校的研究團隊研發(fā)了一套三維成像體系，通過將成像技術(shù)與3D分析軟件結(jié)合，首次實現(xiàn)了對小鼠胚胎植入初期子宮的可視化觀察，展現(xiàn)了子宮內(nèi)膜結(jié)構(gòu)在受孕初期的變化