日本科学家在国际空间站完成老鼠胚胎培育

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山梨大学、宇宙航空研究开发机构(JAXA)与理化学研究所等机构组成的研究团队10月28日发布消息称,在国际空间站(ISS)成功通过老鼠受精卵培育出了会发生早期细胞分裂的“胎囊”。相关论文将发表在美国《科学》杂志上。

随着人类开发太空事业的发展,重力对生殖造成的影响也受到了关注。虽然已有在微重力(0G)环境下孵化青鳉鱼和蝾螈的事例,但由于难以让老鼠等哺乳类动物进行交配,所以基本上从未开展过相关生殖实验。

山梨大学若山照彦教授等研究人员开发了一种便于航天员处理老鼠初期胚胎的实验器具,将共计720个冷冻的老鼠二细胞胚胎送上了国际空间站。

长期逗留空间站的星出彰彦将胚胎解冻后,在日本“希望号”实验舱内的1G重力(相当于地球上的重力)装置和0G(零重力)装置内分别放入360个胚胎,培养了4天时间。用福尔马林固定后通过返回舱送回地球,然后在地面开展同样的实验进行比较。结果发现,在地面实验确认到的胚胎中,超过60%发育成囊胚。而在太空实验中,1G环境下的该比例为29.5%,0G环境下的该比例为23.6%。

在囊胚阶段,细胞首次分化成之后发育为胎儿的内细胞团细胞(ICM)和发育为胎盘的滋养外胚层细胞(TE)。实验发现,在0G环境下发育的囊胚的细胞分化、DNA损伤率、基因表达与1G环境和地面环境下的情况没有区别。

另一方面,在对0G环境下培育的12个囊胚进一步观察后发现,其中3个的ICM分离到在两处。而一般情况下它们是聚集在一处的,一旦分离,则可能形成同卵双胞胎。

若山教授说:“此次我们发现即便是在0G环境下胚胎也可以正常发育成囊胚。就哺乳类动物而言,囊胚之后是否会着床并顺利发育,还有待我们进一步研究。”

在地面实验中培养的老鼠囊胚(上)与在国际空间站(ISS)零重力环境下培养的囊胚(下)(山梨大学提供)
在地面实验中培养的老鼠囊胚(上)与在国际空间站(ISS)零重力环境下培养的囊胚(下)(山梨大学提供)

星出彰彦在国际空间站(ISS)的日本“希望号”实验舱开展零重力环境下老鼠胚胎发育实验(JAXA提供)
星出彰彦在国际空间站(ISS)的日本“希望号”实验舱开展零重力环境下老鼠胚胎发育实验(JAXA提供)

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