理解組織和器官形成的發育過程是發育生物學中的一個基本問題。在哺乳動物中，這一過程發生在胚胎植入子宮之后，這使得胚胎相對難以觀察和操作。因此，從原腸前期到器官發生的一系列發育事件仍有待完全了解，也難以操縱。建立支持植入后小鼠胚胎在子宮環境外正常長期發育的培養條件仍然具有挑戰性。

基于此，來自以色列雷霍沃特魏茲曼科學研究所分子遺傳學系的Jacob H Hanna教授帶領團隊開發了高度有利的子宮外植入后小鼠胚胎培養平臺，該平臺能夠在胚化之前（E5.5）直到后肢形成階段（E11）進行適當的胚胎發育。該研究成果以“Ex utero mouse embryogenesis from pre gastrulation to late organogenesis”為題在線發表在《Nature》 雜志上。

研究人員一開始就測試干了細胞研究中一些新建立的細胞培養補充劑或生物力學原理是否有助于應對這一挑戰(例如，壓力控制、補充劑、合成血清等）。而且在轉鼓上使用了“滾筒培養系統”，并將其與定制的內部開發的電子氣體調節模塊集成在一起，該模塊不僅可以高靈敏度地精確控制O2和CO2水平，而且還可以控制大氣壓力。后者的動機是壓力增加向組織輸送氧氣的能力，以及證明大氣壓力如何改變細胞生長的研究。同時建立了支持E7.5后期原腸胚(神經板和頭褶階段)生長到后肢形成階段(~E11)的條件，效率很高。

接下來研究人員發現，25%DMEM、50%大鼠血清(RS)和25%人臍血清(HCS)的混合物持續支持胚胎生長，其效率比只使用大鼠血清高得多，并將這種培養基命名為體外培養液(EUCM)。值得注意的是，每24小時向EUCM補充額外的葡萄糖，直到培養期結束，對于克服培養兩天后的發育異常至關重要。每24小時順序增加氧氣水平是最理想的，從E7.5的5%O2開始，E8.5的13%，E9.5的18%，E10.5的21%O2結束。此外，保持6-7磅/平方英寸的氣壓對于正常和有效的開發也是至關重要的。該方案在培養4天后，在不同小鼠品系中獲得約77%的正常胚胎發育。4天后，胚胎開始出現異常，卵黃囊循環中斷，心包積液，并在一夜之間迅速死亡。

綜上，該研究團隊報告了一種健壯的胚胎培養系統的建立，該系統充分地概括了小鼠在子宮內的植入后發育，從原腸前期發育到器官發生的高級階段，使小鼠胚胎的外部和內部操作得以應用和監測，最長可達6天的植入后發育。將哺乳動物胚胎從子宮環境中移出并在受控條件下正常生長的能力是表征從原腸發育到器官發生期間不同擾動對發育影響的有力工具，可以與遺傳修飾、化學篩選、組織處理和顯微鏡方法相結合。這項工作首次證明在哺乳動物中，原腸形成和器官發生的過程可以在培養皿中完全和充分地聯合重現。后者強調了胚胎的自組織特性，并為擴大來自干細胞聚集胚胎和不同哺乳動物物種的合成胚胎研究奠定了基礎。（生物谷 Bioon）

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