观察一个由相同细胞组成的小球如何在成为哺乳动物胚胎的过程中，首先附着在等待的子宫壁上，然后发育成神经系统、心脏、胃和四肢:这是近100年来胚胎发育领域备受追捧的目标。魏茨曼科学研究所的雅各布·汉纳教授和他的团队现在已经完成了这一壮举。

　　他们创造的在胚胎植入后的初始阶段在子宫外生长小鼠胚胎的方法，将为研究人员了解基因编码的发育程序提供前所未有的工具，并可能为出生和发育缺陷以及胚胎植入相关的缺陷提供详细的见解。这项研究的结果发表在。

　　汉纳在该研究所的分子遗传学部门工作，他解释说，今天我们对哺乳动物胚胎发育的大部分了解，要么来自于对青蛙或鱼等非哺乳动物的胚胎发育过程的观察，要么来自于从解剖的小鼠胚胎中获得静态图像，并将它们加在一起。他补充说，在子宫外培育早期胚胎的想法早在20世纪30年代就有了，但基于这些建议的实验成功有限，而且胚胎往往是不正常的。

　　汉纳的团队决定继续努力，以推进他实验室的研究，重点研究胚胎干细胞的发育过程。七年多来，经过反复试验、微调和反复检查，他的团队提出了一个两步的过程，在这个过程中，他们能够在子宫外生长正常发育的小鼠胚胎六天——大约是它们20天妊娠期的三分之一——到那时胚胎已经有了明确的身体结构和可见的器官。

　　这项研究是由汉纳实验室的Alejandro Aguilera-Castrejon、Bernardo Oldak博士、已故的Rada Massarwa博士和Noa Novershtern博士以及汉纳的前学生、现就职于以色列理工学院Rambam医疗保健校区的Itay Maza博士领导的。

　　第一步持续了大约两天，研究人员从几天大的老鼠胚胎开始——就在它们将被植入子宫之后。在这个阶段，胚胎是由250个相同的干细胞组成的球。这些卵被放置在实验室培养皿中的一种特殊生长培养基上，研究小组让卵球附着在这种培养基上，就像它们附着在子宫壁上一样。通过这一步骤，他们成功地复制了胚胎发育的第一阶段。在这个阶段，胚胎分为内、中、外三层，大小是原来的两倍到三倍。

　　超过两天，当胚胎进入下一个发育阶段——每层器官的形成——他们需要额外的条件。在第二步中，科学家们把胚胎放在小烧杯里的营养液中，把烧杯放在滚轮上，保持溶液的运动，不断混合。这种混合似乎有助于使胚胎在没有母体血液流向胎盘的情况下生长，并沐浴在营养物质中。除了仔细调节烧杯中的营养物质外，研究小组还在进一步的实验中学会了密切控制气体，氧气和二氧化碳——不仅是数量，还有气体压力。

　　为了检查他们在这两个步骤中观察到的发育过程是否正常，研究小组与相关时期从怀孕小鼠身上取出的胚胎进行了仔细的比较，结果表明，两组小鼠的分层分离和器官形成几乎完全相同。在随后的实验中，他们将基因插入胚胎中，用荧光色标记正在生长的器官。这次尝试的成功表明，对这个系统进行进一步的实验，包括各种遗传和其他操作，应该会产生可靠的结果。汉纳说:“我们认为，你可以将基因或其他元素注入细胞，改变条件或用病毒感染胚胎，我们展示的系统将给你带来与小鼠子宫内发育一致的结果。”

　　他补充说:“如果你给胚胎提供合适的条件，它的遗传密码就会像预先设置好的多米诺骨牌一样，一个接一个地倒下。”“我们的目标是重现这些条件，现在我们可以实时观察每个多米诺骨牌撞击下一个多米诺骨牌的过程。”汉纳解释说，除此之外，这种方法将降低成本，加快发育生物学领域的研究进程，同时减少对实验动物的需求。

　　事实上，汉娜实验室的下一步将是看看他们是否能跳过从怀孕老鼠身上取出胚胎的步骤。他和他的团队打算尝试用干细胞制造人造胚胎用于这项研究。除此之外，他们希望将他们的新方法应用于解答以下问题:为什么如此多的怀孕未能植入，为什么植入的窗口期如此之短，干细胞如何随着分化的进展逐渐失去其“干性”，以及妊娠期的哪些条件可能在以后导致发育障碍。