弗朗西斯·克里克研究所的研究人员开发了一种新的成熟人类羊膜囊干细胞模型，该模型在受精后两到四周复制支持胚胎的组织的发育。这是两周后羊膜囊发育的第一个模型。
正如今天发表在单元格新模型可用于研究人类羊膜的起源和功能，并有助于识别以前未知的羊膜囊支持胚胎发育的方式。它还为利用羊膜的医疗程序带来了希望。
羊膜是一种保护膜，它会膨胀成一个含有羊水的囊，当母亲临产前羊水破裂时，羊水就会离开身体。直到最近，它的主要作用还被认为是包围和保护婴儿，缓冲婴儿免受电击，并在胎盘形成之前让营养物质通过。
研究人员还无法对羊膜进行详细研究，因为目前的干细胞胚胎模型通常无法捕捉人类发育的后期阶段，而且出于伦理原因，14天后无法对人类胚胎进行研究。
复制羊膜囊
克里克大学的团队创建了一个新的3D模型，称为原肠胚形成后羊膜（PGA），该模型与原肠胚产生后的人类羊膜和其他支持组织非常相似（胚胎细胞组织成层，形成组织和器官）。他们通过培养人类来做到这一点胚胎干细胞经过一系列步骤，仅需在48小时内发出两个化学信号，然后细胞组织成羊膜的内外层。
90%以上的PGA在第10天形成囊状结构。在90天内，它们的规模逐渐扩大，没有得到任何进一步的信号。模型中的细胞成分与人羊膜囊极为相似，PGA内的液体与人羊水的含量相似。
羊膜和胚胎之间的串扰
利用基因操作技术，研究人员发现一种称为GATA3的转录因子（一种开启或关闭其他基因的基因）如果在PGA中关闭，会导致羊膜组织生长受损。
相反，当他们增强胚胎干细胞中的GATA3时，这些细胞在没有任何其他信号的情况下形成羊膜囊样结构。这些实验表明，GATA3对启动羊膜发育是必要的。
最后，研究小组询问羊膜组织是否有助于胚胎细胞的发育和分化，而不仅仅是保护它们。他们将PGA细胞与未经治疗的胚胎干细胞混合，发现未经治疗细胞形成羊膜囊样结构，表明羊膜信号可能确实与胚胎细胞沟通。。
医疗程序的新方法
羊膜囊膜具有再生、抗炎和抗菌的特性，可以由接受过选择性剖腹产的人捐献，用于重建眼部角膜、修复子宫内膜或治疗烧伤和溃疡等医疗程序。
由于移植组织依赖于捐赠，该团队认为PGA可以提供羊膜的替代来源，甚至可以从患者自己的细胞中生长羊膜。
研究人员目前正在与克里克的翻译团队合作，探索在临床上使用PGA的潜力，并进一步深入了解羊膜囊和胚胎细胞之间的通讯。
克里克定量干细胞生物学实验室组长，高级作者Silvia Santos说：“由于道德和技术限制，早期人类发展仍然是一个黑匣子，但我们的新模型在这个关键时期提供了一些可见性，而无需使用人类胚胎。这项工作改变了我们对羊膜只是一个保护结构的看法：它积极地与胚胎对话并促进其生长。我们还对PGA作为一种快速、廉价和可扩展的方式提供医用羊膜的潜力感到兴奋。"
克里克定量干细胞生物学实验室首席实验室研究科学家兼第一作者Borzo Gharibi表示：“我们最初是在研究胚胎细胞是如何形成其特性的，然后我们的研究发生了一个非常有趣的转折，导致了PGA的发展。这个模型首次复制了成熟的人类羊膜，以高度的重复性密切模拟了人类羊膜囊的结构和功能特征。这使得我们的研究具有很高的重复性esearchers是研究人类发育后期和支持胚胎的组织功能的工具。"
通过与克里克大学的基因组学、代谢组学和蛋白质组学团队的密切合作，该项目得以实现。
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