检测胚胎发育过程中细胞分化和迁移的变化

A * STAR的研究人员设计了一种高灵敏度，无动物的方法来测试药物对发育中胚胎的毒性。该技术可以鉴定破坏分化的化合物，并且首次发现人类干细胞生长菌落的运动。“我们的技术探测胚胎发育的两个基本过程：细胞分化和迁移，”Hanry Yu说道，他与A * STAR生物技术和纳米技术研究所的同事一起领导了这项研究。“这极大地增强了我们在发育过程中预测药物诱导的毒性的能力。”

发现导致出生缺陷的药物被归类为致畸原。其中包括镇静剂沙利度胺，最初用于孕妇抗击孕吐，直至发现它会破坏胎儿的肢体形成。

研究人员通常测试了各种化合物对动物的致畸作用，这种作用昂贵，耗时并且在道德方面受到质疑。主要的替代方案是研究这些化合物如何破坏小鼠胚胎干细胞分化为跳动的心肌细胞，通常具有不可靠的结果。

Yu的团队使用人类多能干细胞开发了一种药物筛选模型，该细胞分化成类似于胚胎发生过程中形成的最早细胞层的圆形结构。该模型可用于观察随时间的致畸变化，更重要的是观察空间。在细胞培养实验中，研究人员发现用沙利度胺处理的菌落倾向于更接近环的中心迁移，而用非致畸性青霉素G处理的菌落向外迁移形成类似于未处理细胞产生的细环(见图)。

“任何研究胚胎生物学的人都会知道影响胚胎细胞迁移的药物会导致缺陷：心脏会在错误的地方，或者大脑会在错误的地方，或者根本没有这样的器官会生长，”Yu说。“但在药物测试中没有人关注这种迁移模式。”

研究人员将他们的细胞对小鼠心肌细胞的表现进行了比较，对四种已知的致畸物和一种非致畸原进行了分类。小鼠模型错误分类了五种药物中的两种，包括沙利度胺，它只影响人体而非小鼠发育。然而，Yu的模型正确识别了所有五种药物。

此后，研究人员对11种其他药物进行了模型测试，其致畸性的可预测性接近100%，并计划在A * STAR的技术转让部门ETPL(Exploit Technologies Pte Ltd)的资助下测试另外30种药物。“一旦我们达到50种以上的化合物，社区就会深信不疑，”Yu说道，他说，制药行业渴望减少对健康有害的药物的损失。

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