Cell发现研究人体发育的新工具：让人着迷的“巨大肿瘤”

在过去的十年中，寻找合适的模型来研究人类的发育过程，也就是从早期胚胎阶段，这一直是科学家的挑战。现在，来自加州大学圣地亚哥分校的生物工程师找到了一个不寻常的新工具：畸胎瘤（teratomas）。

畸胎瘤在希腊语中意为“巨大的肿瘤”，它是由不同组织（例如骨骼，大脑，头发和肌肉）组成的肿瘤。它们在大量干细胞失控分化时形成，从而形成包含能在体内发现的所有类型的组织。畸胎瘤通常被认为是干细胞研究的不良副产物，但是加州大学圣地亚哥分校的研究人员发现了它们可以作为人类发育模型进行研究。

这一研究发现公布在11月4日的Cell杂志上。

“利用这个工具，就可以同时研究所有这些不同的谱系，所有不同的器官。”文章一作Daniella McDonald博士说，“此外，它还是一种血管化模型，具有三维结构，并且是特定于人体的组织，因此可以成为重现人体发育发生环境的理想模型。”

这一研究团队使用了从免疫缺陷小鼠皮肤下注射的人干细胞生长的畸胎瘤。他们使用单细胞RNA测序的技术分析了畸胎瘤，该技术可分析单个畸胎瘤细胞的基因表达。从而研究人员能够绘制出在所有畸胎瘤中始终存在的20种细胞类型或“人类谱系”（大脑，肠道，肌肉，皮肤等）。

然后研究人员使用基因编辑技术CRISPR-Cas9筛选并敲除了24个已知调控发育的基因。这样他们发现了在多个谱系的发育中起作用的多个基因。

共同一作Yan Wu说：“这项研究的重要之处在于，我们可以使用畸胎瘤以更快的方式发现问题，我们可以在单个实验中研究所有这些人类谱系上的所有这些基因。如果使用其他模型，例如类器官，一次只能分别对一个谱系进行建模，这样将不得不进行许多不同的实验才能得出与此处相同的结果。”

“畸胎瘤是人类组织的一种非常独特的类型。通过单细胞测序进行检查，我们可以发现它们包含了人体中最主要的代表性细胞类型。有了这种了解，就有了一个非常强大的平台，可以比以往更有效的了解，操纵和改造人体细胞和组织。”

研究人员还表示，他们可以“分子雕刻（molecularly sculpt）”畸胎瘤，比如使其成为神经组织，他们利用microRNA基因完成了这一壮举，这一回路通过切掉不需要的组织，就像分子凿子一样，通过自杀基因选择性地杀死了这些组织，留下了感兴趣的谱系，这将在组织工程中可以应用。

McDonald说：“我们认为这项研究将为该领域奠定新的基础。希望其他科学家将畸胎瘤作为人类未来发育研究的模型。”