孕育生命，是一个极其复杂的过程。
从受精卵发展为囊胚，再到最终形成胎儿，这其中充满了神秘和奇迹。这种复杂性也使胚胎干细胞学成为科学家们关注的焦点。如今，随着iPSC（诱导多能干细胞）技术的进步，我们对胚胎发育的理解也变得更加深入。
原始内胚层（Primitive Endoderm，PrE）是一种存在于早期胚胎中的能性和再生干细胞，长期以来，科学界认为这种细胞仅仅是为胚胎提供营养和支持的“外围细胞”。然而，来自丹麦哥本哈根大学的研究团队最近发现，当他们从小鼠胚胎中分离出原始内胚层的干细胞并在培养皿中单独培养时，这些细胞以极高的效率形成了“胚芽样”的重组胚胎。
△ 原始内胚层支持谱系可塑性，从而实现调节性发育
也就是说，这些原始内胚层细胞能够自行产生胚胎。这一突破性发现可能成为治疗人类不孕不育的关键，有助于开发更成功的“试管婴儿”等生育治疗方法。
01
从“配角”到“主角”，iPSC助力这类干细胞实现更多
早期的胚胎发育具有极强的可塑性，这也让实验室编辑改变其细胞命运带来了可能。
通常情况下，一个囊胚形成伴随着成纤维细胞生长因子和细胞外信号调节激酶（FGF/ERK）介导内细胞团（ICM）向外胚层（Epi）的分化，外胚层产生胚胎本身或胚外原始内胚层（PrE），后者随后形成顶胚层（PE）和内脏内胚层（VE）。
一直以来，原始内胚层（PrE）被认为是辅助胚胎生长的“外围细胞”，主要为胚胎提供正常营养支持。而哥本哈根大学的科学家们却并不这么认为，随着iPSC技术的应用，他们发现了原始内胚层的“新用处”。
原始内胚层保持比外胚层更长的可塑性窗口期，并且在正常发育过程中，可以观察到原始内胚层向外胚层转换的细胞命运改变。原始内胚层干细胞来源于初始胚胎干细胞（ESC），可以在LIF、Wnt和TGF-β信号的支持下扩增为初始胚外内胚层（nEnd）。
该研究团队使用nEnd在体外重现了这种可塑性，并证明了在nEnd中表达OCT4的细胞群在体外单独培养的情况下有能力形成外胚层（Epi）和滋养外胚层（TE），进而生成一个重组胚胎模型。
△ E3.5PrE在扰动后具有重建胚胎和胚胎外谱系的能力
此外，研究团队的进一步研究表明，原始内胚层的可塑性由被JAK/STAT信号、OCT4和一组多能性相关转录因子的持续表达所抑制，这些转录因子保护了一个有利于多谱系分化的增强子景观。
其中，OCT4是这一过程的关键，这一细胞因子正是著名的诱导iPSC的“山中因子”之一，它不仅可以支持细胞多能性，还处于控制可塑性的基因调控网络的中心。
论文通讯作者 Joshua Brickman 教授表示，囊胚发育的最后一步是形成原始内胚层，原始内胚层会以某种方式“记住”如何创造一个完整的胚胎，如果把原始内胚层分离出来，那么它就会自己生成一个新的胚胎。
02
iPSC技术，未来“试管婴儿”等生育治疗的关键
在iPSC技术的助力下，原始内胚层能够形成一个完整的胚胎，不仅如此，基于原始内胚层的重要性，科学家们也猜测原始内胚层缺陷也可能是导致女性不孕的原因之一，因为原始内胚层是胚胎形成过程中提供营养支持的关键，它还可能在修复发育损伤方面发挥着重要作用。
这些发现对于改善目前不孕症的治疗尤其重要，而在“试管婴儿”技术中，iPSCs也被认为是未来的关键突破。
传统的“试管婴儿”技术依赖于体外受精和胚胎移植，但这种方法对某些患者（如卵巢早衰或无精症患者）并不适用。iPSC技术的出现，为这些患者提供了新的希望。
通过从患者体内提取细胞并重新编程为iPSCs，再将这些iPSCs分化为生殖细胞（如卵子或精子），可以在体外完成受精过程。这不仅提高了成功率，还减少了对供体卵子的依赖。此外，iPSC技术还能用于研究生殖细胞的发育过程，为生育障碍的治疗提供更多理论依据。
△ 诱导多能干细胞（iPSC）自体重建的力量
iPSC技术还为个性化生育治疗打开了新的大门。由于iPSCs可以来源于患者自身细胞，利用iPSCs培养的生殖细胞能够最大程度地避免免疫排斥反应。这意味着，在未来的生育治疗中，可以针对每个患者的具体情况，提供更为精准和个性化的治疗方案。
例如，对于有遗传病风险的夫妇，通过基因编辑技术对iPSCs进行修饰，生成健康的生殖细胞，从而避免遗传病的传递。
然而，尽管iPSCs带来了希望的曙光，但这一领域的研究仍面临诸多挑战。如何精准控制iPSCs的分化以及伦理问题等，其应用仍需进一步的科学研究和技术开发。期待未来iPSC技术能够帮助更多面临生育困难的夫妇实现他们的家庭梦想。
结语 /conclusion
iPSC技术在“试管婴儿”等生育治疗中的应用前景广阔。随着技术的不断进步和伦理规范的完善，iPSCs有望成为未来生育治疗的关键突破，为更多患者带来希望和福音。
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