圖注：在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)培育人類胚胎,。（圖/托比·利）

出品|網(wǎng)易科學(xué)人欄目組翟中超

2013年年中的兩個(gè)星期，發(fā)育生物學(xué)家瑪格達(dá)萊納·澤尼卡-格茨（Magdalena Zernicka-Goetz ）非常忙碌,，因?yàn)樗谧分鹨粋€(gè)世界紀(jì)錄,。澤尼卡-格茨和她在英國(guó)劍橋大學(xué)的同事正試圖在實(shí)驗(yàn)室培育人類胚胎，而他們要培育的胚胎比以往任何時(shí)候都要長(zhǎng),！澤尼卡-格茨他們想要更深地了解一團(tuán)微小的細(xì)胞是如何將自身轉(zhuǎn)變成一個(gè)復(fù)雜的多部分結(jié)構(gòu),。在研究開(kāi)始的一星期后，研究團(tuán)隊(duì)不得不考慮終止胚胎發(fā)育,，澤尼卡-格茨很清楚,，在人類胚胎發(fā)育這個(gè)大問(wèn)題上，除了研究本身，我們還有很多東西要處理,，比如說(shuō)倫理,。

有些女性捐獻(xiàn)過(guò)卵細(xì)胞，而現(xiàn)在她們不需要再進(jìn)行體外受精了,，研究人員就用這些卵細(xì)胞展開(kāi)胚胎研究,。研究小組將細(xì)胞浸泡在一種特殊的培養(yǎng)基中，并將其安置在保溫箱中,，這和之前研究小鼠胚胎的方法是一樣的,。因?yàn)闃颖颈仨毞旁趪?yán)格控制的環(huán)境中，所以科學(xué)家每天只能將這些樣本取出一兩次,，以在顯微鏡下追蹤進(jìn)展,。

日子一天天過(guò)去，6天,、7天,，到了第8天，胚胎仍在繼續(xù)茁壯成長(zhǎng),?！拔覀兌计磷×撕粑睗赡峥?格茨回憶道,?！耙惶焯熳兊迷絹?lái)越激動(dòng)人心?！边@支團(tuán)隊(duì)將試驗(yàn)進(jìn)行了12天,，這是最長(zhǎng)的一次，最終他們進(jìn)行了13天,?！斑@真是難以置信，我對(duì)此很興奮,，”澤尼卡-格茨說(shuō)道。

澤尼卡-格茨團(tuán)隊(duì)取得的進(jìn)步,，以及紐約的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)所做的類似壯舉,，是過(guò)去5年里此領(lǐng)域?yàn)閿?shù)不多的幾項(xiàng)成就之一，他們都致力于促進(jìn)早期人類發(fā)展的研究,。研究人員對(duì)人類胚胎的接觸一直有限,，而且他們對(duì)人類胚胎的早期轉(zhuǎn)變知之甚少。但現(xiàn)在,，細(xì)胞培養(yǎng)方法的改進(jìn)使研究人員在體外培養(yǎng)人類胚胎的時(shí)間增長(zhǎng)至兩周,。科學(xué)家利用基因編輯技術(shù)，如CRISPR技術(shù),，來(lái)構(gòu)建人造胚狀結(jié)構(gòu),，以探索形成胚胎的細(xì)胞信號(hào)和物理作用力（也可理解為環(huán)境因素），因?yàn)楹髢烧邔?duì)塑造胚胎及胚胎的支撐組織起到重要作用,。

這些技術(shù)在早期主要流程中很重要,，比如說(shuō)著床，著床就是胚胎在很小時(shí)將自己嵌到子宮壁上,，而到了這個(gè)階段,，科研人員也就沒(méi)法直接對(duì)胚胎的進(jìn)展進(jìn)行研究了。新的高分辨率數(shù)字圖像技術(shù)這是就用上場(chǎng)了,，這種技術(shù)可以很好地揭示胚胎肌肉和神經(jīng)在未來(lái)幾周后的發(fā)育過(guò)程,。研究這些，我們就能更好地理解先天缺陷和發(fā)育障礙是如何產(chǎn)生的,，還能了解為什么有些懷孕會(huì)失敗,。

新技術(shù)幫了大忙，但同時(shí)也將研究人員推向了未知的倫理領(lǐng)域,。從20世紀(jì)70年代末開(kāi)始,，倫理學(xué)家和科學(xué)家就“14天法則”達(dá)成了一致。也就是說(shuō),，對(duì)人類胚胎的研究限制在受精后的兩周內(nèi),，因?yàn)閮芍軙r(shí)胚胎就可能第一次表現(xiàn)出有神經(jīng)系統(tǒng)的跡象，這也是胚胎分裂的前兆,。直到如今,，國(guó)際公認(rèn)的14談法則一直是一個(gè)純粹的假設(shè)限制，因?yàn)槲覀兪歉鶕?jù)對(duì)除人外的其他動(dòng)物的研究來(lái)定的時(shí)間紅線,?！安⒉皇敲總€(gè)人都認(rèn)可這個(gè)法則，而且現(xiàn)在在技術(shù)上可以突破這一法則,?！奔~約加里森黑斯廷斯中心的生物倫理學(xué)家約瑟芬·約翰斯頓（Josephine Johnston）說(shuō)道。

胚胎操作指南

整個(gè)動(dòng)物界,，許多早期發(fā)育過(guò)程都有著驚人的相似性,，每個(gè)物種都會(huì)在這一階段調(diào)整基因或細(xì)胞信號(hào)。在哺乳動(dòng)物中,，科學(xué)家研究最多的是小鼠的胚胎,，他們會(huì)將每個(gè)基因挨個(gè)禁用，以測(cè)試每個(gè)基因的作用,。研究小鼠以獲得數(shù)據(jù)相對(duì)容易,，而且小鼠也被認(rèn)為是研究人類胚胎發(fā)育的良好指標(biāo),，因?yàn)樾∈蠛腿说脑S多早期細(xì)胞類型和成分比較相似。但研究人員現(xiàn)在開(kāi)始質(zhì)疑這種相似之間的差異究竟有多大,?！拔覀兌嗌僖呀?jīng)能夠探索一點(diǎn)人類早期的發(fā)展的情況，但有一點(diǎn)很明顯,，老鼠和人類胚胎相似,，但相似并非一模一樣，”加拿大多倫多兒童醫(yī)院的發(fā)育生物學(xué)家珍妮特·羅森特（Janet Rossant）說(shuō)道,。

圖注：人類胚胎分裂過(guò)程圖示。幾十年來(lái),，由于技術(shù)有限,，研究人員只能利用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)或?qū)M織樣本的研究來(lái)揣測(cè)人類胚胎發(fā)育的早期過(guò)程。現(xiàn)在技術(shù)發(fā)展了,，科學(xué)家能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)培育人類胚胎,，還能利用人類干細(xì)胞培養(yǎng)胚狀結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)家利用基因編輯技術(shù)阻斷了人類胚胎早期發(fā)育階段中一個(gè)重要的蛋白質(zhì),，這個(gè)蛋白叫Oct4，Oct4一被阻斷,，胚胎就無(wú)法發(fā)育成200細(xì)胞囊胚,。為什么要提Oct4呢？這回答了上文的疑問(wèn),，因?yàn)樾∈笈咛グl(fā)育后期Oct4活動(dòng)就不明顯,，這就是人和小鼠在胚胎發(fā)育早期階段的不同點(diǎn)之一。正是這些小進(jìn)步,、小發(fā)現(xiàn),，科學(xué)家才能逐漸打開(kāi)人類早期胚胎發(fā)展的黑匣子。（圖/諾拉·福格蒂,；凱西·尼亞坎）

可用于試驗(yàn)的人體組織比較有限,，于是科學(xué)家開(kāi)始利用高效的基因編輯技術(shù)，比如說(shuō)CRISPR–Cas9,，來(lái)探索胚胎發(fā)育的早期階段,。到目前為止，只有少數(shù)幾個(gè)研究團(tuán)體獲得了開(kāi)展此類研究的授權(quán),，部分原因大家都能猜到，因?yàn)榕咛セ蚋脑炀咴趥惱砩媳容^敏感,。

在倫敦弗朗西斯·克里克研究所,，發(fā)育生物學(xué)家凱西·尼亞坎（Kathy Niakan）領(lǐng)導(dǎo)著此領(lǐng)域第一個(gè)獲得國(guó)家監(jiān)管結(jié)構(gòu)批準(zhǔn)的研究項(xiàng)目,。2017年，凱西的團(tuán)隊(duì)報(bào)告稱,，他們使用CRISPR–Cas9技術(shù)來(lái)編輯人類和小鼠胚胎干細(xì)胞中的一個(gè)基因表達(dá),，就是把上文中提到的Oct4蛋白質(zhì)去掉。去掉之后,，人類早期胚胎成不了囊胚了,，而小鼠的卻能形成囊胚，但后期發(fā)育也會(huì)接近停滯,。

科學(xué)界有一種觀點(diǎn)受到越來(lái)越多的支持,，即，在非常早期的發(fā)展中,，某些基因細(xì)節(jié),，如某些基因的活躍性可能只針對(duì)人類有用，上面提到的人和小鼠的對(duì)比試驗(yàn)就是例子,?！按蠖鄶?shù)體外受精胚胎無(wú)法發(fā)育到囊胚階段，但目前尚不清楚原因,，搞清楚哪一步會(huì)決定或影響胚胎中第一個(gè)細(xì)胞類型將有利于我們改善體外受精成功率,。”尼亞坎說(shuō)道,。在未來(lái)的工作中,，尼亞坎希望研究人類哪些基因會(huì)使一小部分囊胚細(xì)胞繼續(xù)發(fā)育成更成熟的胚胎。

何處是我家

在形成一個(gè)有著200細(xì)胞的小球后,，小囊胚必須嵌入子宮壁才能存活,，這一過(guò)程大概在受精后第七天進(jìn)行。但是一旦囊胚嵌到子宮壁上,，科學(xué)家也就在很大程度上無(wú)法繼續(xù)研究接下來(lái)的發(fā)展情況,。觀察著床過(guò)程本身就是第一個(gè)挑戰(zhàn)，在最近之前,，研究人員一直缺乏可靠的方法來(lái)維持胚胎發(fā)育超過(guò)第一周,。

現(xiàn)在，科學(xué)家打開(kāi)了第一個(gè)挑戰(zhàn)的黑匣子,。在2016年5月發(fā)表的兩篇論文中,，澤尼卡-格茨團(tuán)隊(duì)和紐約洛克菲勒大學(xué)阿里·布里瓦盧團(tuán)隊(duì)報(bào)告了第一例能夠?qū)⑷祟惻咛ヅ嘤?2至13天的培養(yǎng)系統(tǒng)。研究人員發(fā)現(xiàn),，有了正確的生長(zhǎng)因子和營(yíng)養(yǎng)成分,，培養(yǎng)基中的人類胚胎就能“植入”到培養(yǎng)皿底部的表面上。值得注意的是,，胚胎不需要任何母體組織來(lái)觸發(fā)“植入”后的早期重構(gòu)步驟,?！拔覍?duì)此感到很震驚，”布里瓦盧回憶道,?！拔冶疽詾樵趯?shí)驗(yàn)室中胚胎進(jìn)行這種附著后活不了一兩天?！?/p>

實(shí)驗(yàn)中,，胚胎附著的培養(yǎng)皿要比真正的子宮壁平整的多，這是和實(shí)際情況不同點(diǎn)之一,。但即便如此,，人工培養(yǎng)的胚胎還是創(chuàng)造了幾個(gè)里程碑，而此前,，我們只能利用動(dòng)物實(shí)驗(yàn),，或者用流產(chǎn)后收集的人類組織樣本進(jìn)行有限的研究。在最新的實(shí)驗(yàn)中,，

當(dāng)胚胎附著在培養(yǎng)皿上后,，外部細(xì)胞層開(kāi)始分化為早期的胎盤(pán)以及其他細(xì)胞類型以支持胚胎的成長(zhǎng)。在內(nèi)部,，細(xì)胞似乎發(fā)展成胚胎的前體和卵黃囊,，而卵黃囊是為胚胎提供血液的早期結(jié)構(gòu)。大概兩周后,，兩個(gè)研究小組按照14天法則都結(jié)束了試驗(yàn),。

試驗(yàn)結(jié)束了，一些胚胎的發(fā)育過(guò)程也就結(jié)束了,。但研究人員表示,，如果下一次進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，這些培養(yǎng)系統(tǒng)就可以幫助我們發(fā)現(xiàn)胚胎頭兩周發(fā)育的更多細(xì)節(jié),。

圖注：即使不植入子宮，胚胎也能自我組織,。圖片上半部分,，體外培養(yǎng)胚胎中的細(xì)胞開(kāi)始分化成多種細(xì)胞類型，其中紫色部分將變成更成熟的胚胎,，而羊膜腔也在形成,，羊膜腔將圍繞著胚胎而成長(zhǎng)。在動(dòng)物當(dāng)中,，從第15天開(kāi)始,，從頭到尾的身體中軸以及神經(jīng)系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)。但有科學(xué)家對(duì)人類干細(xì)胞培養(yǎng)出的胚胎進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)了不同的結(jié)果,，他們對(duì)14天法則提出了不同的意見(jiàn),。（圖/瑪格達(dá)萊納·澤尼卡-格茨團(tuán)隊(duì),；尼克·斯藩塞）

在第三周，也就是原腸胚形成的過(guò)程中,，會(huì)發(fā)生幾個(gè)關(guān)鍵事件。胚胎開(kāi)始形成一個(gè)身體中軸,，而軸的一端注定會(huì)發(fā)育成頭部,。所有的細(xì)胞開(kāi)始遷移并分化成三層，這將最終形成人體所有的器官和組織,。這個(gè)過(guò)程太重要了,，因此這也是履行14天法則的主要原因。

一些研究人員正在尋找替代方法,，他們利用人類干細(xì)胞技術(shù)構(gòu)建合成胚狀結(jié)構(gòu),，這種情況就不用遵循14天法則了。這類構(gòu)建缺少全面發(fā)展的某些至關(guān)重要的組件,，因此,，即使被植入子宮，也發(fā)育不成胎兒,。2014年,，布里瓦盧、埃里克·西賈和他們?cè)诼蹇朔评沾髮W(xué)的同事發(fā)布報(bào)告稱,，他們利用專門(mén)培養(yǎng)的人類胚胎干細(xì)胞在體外模擬了原腸胚形成的過(guò)程,。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)干細(xì)胞被限制在幾百微米的范圍內(nèi)生長(zhǎng)時(shí),，這些干細(xì)胞就能分化成一種外形看起來(lái)像牛眼的細(xì)胞,，而這種牛眼一樣的細(xì)胞又包含著能發(fā)育成身體所有部分的三種主要細(xì)胞類型。從扁形蟲(chóng)到靈長(zhǎng)類,，幾乎在所有的動(dòng)物中,，這些細(xì)胞類型都具有類似的作用：中心的細(xì)胞變成皮膚、大腦和神經(jīng)系統(tǒng),，中間層細(xì)胞變成肌肉,、血液、骨骼和各種器官,，最外層的細(xì)胞會(huì)變成消化系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng),。

這類構(gòu)建的胚狀結(jié)構(gòu)看起來(lái)比較扁，而真正的人類胚胎的構(gòu)造則比較立體,，盡管有差異,，但在細(xì)胞和分子水平上，研究人員原本就期望獲得這種效果,?！袄靡粋€(gè)系統(tǒng),，我們能分析信號(hào)通路和細(xì)胞命運(yùn)之間的關(guān)系，”西賈實(shí)驗(yàn)室前博士后研究員阿里耶·瓦姆弗萊士（Aryeh Warmflash）說(shuō)道,。

圖注：胚狀體內(nèi)的一波又一波信號(hào)，紅色和黃色信號(hào)更強(qiáng),，藍(lán)色信號(hào)稍弱,，這種信號(hào)強(qiáng)弱的差異促使了細(xì)胞的分化。（圖/易德塞·海姆斯凱克,；阿里耶·瓦姆弗萊士/美國(guó)萊斯大學(xué)）

對(duì)該系統(tǒng)的后續(xù)研究已經(jīng)揭示了胚胎細(xì)胞如何利用幾何結(jié)構(gòu)和化學(xué)過(guò)程來(lái)自我組織成不同的組織類型,。2016年，布里瓦盧,、西賈和他們的團(tuán)隊(duì)演示了干細(xì)胞可以感知自己在圓形集落中的位置的過(guò)程,，因此，調(diào)整它們對(duì)生長(zhǎng)因子分子的反應(yīng)就能幫助形成細(xì)胞離散區(qū)域,。2017年,，萊斯大學(xué)瓦姆弗萊士團(tuán)隊(duì)在《bioRxiv》網(wǎng)站預(yù)印本系統(tǒng)上發(fā)布的一篇報(bào)告展示了生長(zhǎng)因子的動(dòng)力學(xué)在胚胎發(fā)育中起著一定的作用。研究人員發(fā)現(xiàn),，一組特定的蛋白質(zhì)釋放出激增的信號(hào),，統(tǒng)稱為Nodal信號(hào)通路，這波信號(hào)像波浪一樣從集落圓周向內(nèi)擴(kuò)散,，在其擴(kuò)散初期留下不同的細(xì)胞類型,。

布里瓦盧團(tuán)隊(duì)研對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的研究更加深入，他們?cè)诮衲?月7日展示了用生長(zhǎng)因子的組合來(lái)處理這些類型的集群就能誘導(dǎo)“組織者”細(xì)胞的形成,，而“組織者”細(xì)胞,，顧名思義，就是未來(lái)組織各類型細(xì)胞出現(xiàn)及發(fā)育的原始者,。除人外的其他動(dòng)物中,，這些特殊的細(xì)胞能引導(dǎo)周圍的細(xì)胞形成一個(gè)有頭有尾的中軸。但是,，由于14天法則的原因,，科學(xué)家從未見(jiàn)過(guò)人類組織者細(xì)胞的的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程?？紤]到人類胚胎工作面臨的倫理限制和技術(shù)局限,，布里瓦盧取而代之將假定的人類組織者細(xì)胞移植到發(fā)育中的雞胚上，然后觀察到被移植的細(xì)胞指導(dǎo)小雞細(xì)胞發(fā)展出第二個(gè)雞神經(jīng)系統(tǒng),。

胚胎的支持結(jié)構(gòu)

關(guān)于人類早期發(fā)展的主題,，很多研究都集中在胚胎本身上，但很多其他的組織對(duì)胚胎的生存也有至關(guān)重要的影響，其中就包括羊膜囊和胎盤(pán),，羊膜囊是胚胎的住所,，而胎盤(pán)則能為胚胎提供氧氣和營(yíng)養(yǎng)。

為了更好地研究羊膜囊是如何發(fā)育的,，研究人員用人類干細(xì)胞制造了一個(gè)模型,。去年，發(fā)育生物學(xué)家黛博拉·古穆西奧（Deborah Gumucio）,、密歇根大學(xué)生物工程師傅建平以及他們的同事發(fā)現(xiàn)當(dāng)在凝膠器皿上培養(yǎng)人類干細(xì)胞并用天然的支架分子包圍這些干細(xì)胞時(shí),，這些細(xì)胞就自我組織成一個(gè)類似于羊膜囊的東西,。大約24小時(shí)后，類羊膜囊上就出現(xiàn)一個(gè)口,，然后,，細(xì)胞開(kāi)始在一側(cè)變平,，而另一側(cè)的細(xì)胞就開(kāi)始拉長(zhǎng)，而這正是原腸胚形成前的典型過(guò)程,。

這個(gè)人造模型只復(fù)制了胚胎的核心和囊,，沒(méi)有其他的支撐組織，而后者是胚胎存活生長(zhǎng)的必要條件,。盡管缺少支撐組織,，研究人員仍能識(shí)別出一些可能幫助產(chǎn)生這種不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的分子信號(hào)?！熬瓦@種人造模型試驗(yàn),，就現(xiàn)在進(jìn)行的階段，我們?nèi)杂泻枚嘀匾畔⒂写l(fā)現(xiàn),，所以我們沒(méi)理由將其發(fā)育成更晚的胚胎,，”古穆西奧說(shuō)道?？茖W(xué)家將這種胚狀結(jié)構(gòu)培養(yǎng)物保持了5天,，對(duì)應(yīng)到真實(shí)人類胚胎發(fā)育期大概是9到14天，雖然和真實(shí)胚胎有差異,，但研究人員仍是依據(jù)14天法則,，在對(duì)應(yīng)的第5天停止了培養(yǎng)。

澤尼卡·格茨團(tuán)隊(duì)正嘗試開(kāi)發(fā)更完整的結(jié)構(gòu),。2017年,，格茨團(tuán)將兩種類型的小鼠干細(xì)胞組合起來(lái)進(jìn)行培養(yǎng)：一種形成胚胎本身，一種有助于形成胎盤(pán),，后者稱為滋養(yǎng)層干細(xì)胞,。研究人員將培養(yǎng)物嵌在三維支架上，這種合成結(jié)構(gòu)就像是胚胎著床后的環(huán)境。現(xiàn)在,，研究人員正致力于用人類干細(xì)胞創(chuàng)造出一種類似的胚狀結(jié)構(gòu),。科學(xué)家可以借此更好地了解胚胎組織和胚胎外組織的相互作用,，比如說(shuō)胚胎和胎盤(pán),。

隨著一些實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出這些越來(lái)越復(fù)雜的合成模型，即所謂的胚胎,，倫理問(wèn)題正在日益凸顯,。“我認(rèn)為這是一個(gè)灰色地帶,，”位于緬因州巴爾港的杰克遜實(shí)驗(yàn)室的干細(xì)胞生物學(xué)家馬丁·佩拉（Martin Pera）說(shuō)道,。“我們應(yīng)該如何看待這些正在發(fā)育的結(jié)構(gòu),？”許多倫理學(xué)家和科學(xué)家都認(rèn)為,，目前進(jìn)行的合成胚狀體比較簡(jiǎn)單，因此不必一定遵守14法則,。但是位于俄亥俄州克利夫蘭的凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的生物倫理學(xué)家玄仁洙（Insoo Hyun）表示,，“給胚狀體的特點(diǎn)下定義本身就是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，比如說(shuō)我們很難確定胚狀體發(fā)育到什么程度或是出現(xiàn)何種特點(diǎn)才算是更加接近真實(shí)的胚胎,。很難把握這個(gè)度,，現(xiàn)在培養(yǎng)的胚狀體可能已經(jīng)超越了14天法則，比如說(shuō),，你把它移植到子宮,，它就能發(fā)育成更復(fù)雜的形態(tài)?！?/p>

數(shù)據(jù)重整

研究人員在研究后期階段的解鎖細(xì)節(jié)方面也取得了一些進(jìn)展,，組織染色和成像技術(shù)功不可沒(méi)。在2016年《科學(xué)》（Science）上發(fā)表的一篇報(bào)告中,，阿姆斯特丹大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的研究人員將華盛頓卡內(nèi)基科學(xué)研究所保存的15000個(gè)組織切片進(jìn)行數(shù)字化,。這些組織切片是19世紀(jì)80年代到20世紀(jì)前半期期間從流產(chǎn)、手術(shù)和尸體解剖中獲得的樣本,。荷蘭的一項(xiàng)研究時(shí)間跨度超過(guò)了兩個(gè)月,，研究人員用數(shù)字技術(shù)追蹤了單個(gè)切片上多達(dá)150個(gè)器官的輪廓，然后對(duì)截面進(jìn)行調(diào)整對(duì)齊重新構(gòu)建了原始胚胎的三維模型,，這個(gè)三維模型可以當(dāng)做活性數(shù)據(jù)集,。

在高分辨率下研究胚胎已經(jīng)有了一些發(fā)現(xiàn)，比如說(shuō),，在胚胎學(xué)角度上看,，腎臟的出現(xiàn)及發(fā)育要經(jīng)歷三個(gè)連續(xù)的階段,，先后是前腎、中腎和后腎,，以前科學(xué)界都認(rèn)為腎臟出現(xiàn)和發(fā)育的過(guò)程是從上往下發(fā)生的,，后來(lái)有研究小組根據(jù)更新的技術(shù)發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槟I臟的生長(zhǎng)速度和椎骨生長(zhǎng)速度并不一樣,，所以腎臟的出現(xiàn)及發(fā)育的過(guò)程并不是單向的向下,，而是上上下下的起伏式發(fā)育。

但是卡內(nèi)基研究院收集的切片有個(gè)主要局限,，就是缺少分子標(biāo)記,，這就使研究人員不容易區(qū)分出不同的細(xì)胞類型。為了克服這些問(wèn)題,，位于巴黎的法國(guó)國(guó)家健康與醫(yī)學(xué)研究所的阿蘭·切多爾（Alain Chédotal）在2017年發(fā)表了一份新的三維數(shù)據(jù)集,。新的數(shù)據(jù)集包含36個(gè)胚胎和胎兒，這些胚胎和胎兒樣本處在6到14星期的發(fā)育階段,。阿蘭和其團(tuán)隊(duì)對(duì)捐贈(zèng)的樣本進(jìn)行組織清理處理,，這樣就能使樣本更容易在顯微鏡下成像，然后又進(jìn)行著色以突出不同的細(xì)胞類型,。

圖注：隨著神經(jīng)的發(fā)展,，左右手也有著不同的分支模式,。（圖/阿蘭·切多爾；摩根·貝勒）

根據(jù)新的三維圖像,，研究人員能在高分辨率細(xì)節(jié)上觀察神經(jīng),、肌肉、肺和其他器官的發(fā)育過(guò)程,?！熬图?xì)節(jié)而言，這是前所未有的成果,，”位于華盛頓的霍華德大學(xué)醫(yī)學(xué)院魯伊·迪奧戈（Rui Diogo）說(shuō)道,。迪奧戈對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行了挖掘，了解到肢體肌肉的發(fā)展情況,。

迪奧戈研究小組觀察到手部和足部的一些肌肉會(huì)在發(fā)育過(guò)程中出現(xiàn)消失或融合,，這些研究結(jié)果尚未發(fā)表?！爱?dāng)我們還是胚胎時(shí),，我們的肌肉和成年后的肌肉很不一樣，”迪奧戈說(shuō)道,。此外,，還有其他一些意想不到的發(fā)現(xiàn)，比如切多爾報(bào)告稱，盡管左右手神經(jīng)組織具有相似性,，但在第7到11星期內(nèi),，每只手的細(xì)的分支模式會(huì)沿著不同的路徑進(jìn)行發(fā)散伸展。

法則的去留

隨著科學(xué)技術(shù)的改進(jìn),，研究人員希望對(duì)人類早期發(fā)展有更多更深的了解,，他們還希望闡明導(dǎo)致妊娠丟失和出生缺陷的原因。

研究人員對(duì)胚胎早期發(fā)育的研究日益清晰,，這也使倫理問(wèn)題越發(fā)凸顯,。也有一些人認(rèn)為，隨著澤尼卡-格茨和布里瓦盧的拓展型實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,，科學(xué)界和倫理學(xué)界應(yīng)該重新審視14天法則,。今年5月，萊斯大學(xué)貝克研究所健康與生物科學(xué)中心舉行了一次會(huì)議,，有30位美國(guó)科學(xué)家,、倫理學(xué)家和其他專家參與了這次討論，布里瓦盧和約翰斯頓也參加了,，他們討論了是否應(yīng)該打破14天法則,，以及打破后應(yīng)該如何設(shè)置新的界限?！拔艺J(rèn)為最好還是遵守14天法則,，如有特殊情況，可通過(guò)請(qǐng)?jiān)笗?shū)來(lái)破例,，”與會(huì)的玄仁洙說(shuō)道,。

隨著研究結(jié)果的不斷積累，技術(shù)上的進(jìn)步激起了科學(xué)家的興趣,，同時(shí)也加劇了他們的不安,。“這是種驚奇而又敬畏的感覺(jué),，我們正在觸及人類早期的秘密,，因此很多人在道德上與倫理上產(chǎn)生了疑慮，”約翰斯頓說(shuō)道,?！斑@些疑慮是很好的提醒，即我們?cè)谂囵B(yǎng)皿中研究的東西絕非幾個(gè)細(xì)胞那么簡(jiǎn)單,！”