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近日，发表在国际杂志Scientific Reports上的一项研究论文中，来自新加坡的研究人员通过研究首次在体外恢复了对胚胎形成的两个关键必须过程，研究小组不仅实现了控制干细胞向其他细胞类型的分化潜力，而且还将这些转化的细胞进行了成功地迁移。
研究者Jackie Y. Ying表示，胚胎意外接触干扰胚胎发育的化合物，比如沙立度胺，就会导致胎儿出生缺陷甚至流产，这项研究中我们的研究就鉴别出了这些有干扰作用的化合物，并且阐明了这些化合物如何影响胚胎的生长，我们希望相关的研究可以帮助我们减缓胎儿暴露于破坏性制剂的风险。
致畸剂是一种可以引发胚胎畸形的化合物，当前研究人员依赖动物实验来评估致畸剂的危害，但当前的方法较为昂股、耗时而且由于种间的可变性导致当前的技术并不太可靠，为了解决这些问题，研究人员重点利用人类多能干细胞（hPSCs）开发出了一种可替代的检测手段。
研究者Hanry Yu教授指出，胚胎的发育并不仅仅包括干细胞向其他类型细胞的分化，比如骨质、肌肉和神经细胞等，它还涉及了这些分化形成后的细胞向机体正确的位置进行转移，从而发育成为功能正常的组织和器官等，这就是为何我们认为开发兼具有细胞分化及迁移的技术的重要性了，这为阐明致畸剂影响胚胎发育的整个过程也提供了一定的线索。
在研究者开发的新型模型中，他们限定了环境，在这种环境中胚胎干细胞可以转化成为其他类型的细胞，同时研究者限制了微型结构化的hPSC的迁移，以便内消旋内胚层细胞（mesoendoderm cells）可以形成一种环状模式，由于存在一定的几何约束，研究者就可以研究致畸剂对胚胎发育的效应，致畸剂可以改变胚胎的形状以及胚胎在内胚层中的位置。
研究者所开发模型的特点就在于其可以作为一种药物筛选平台来进行应用，目前研究者已经开发出了图像处理和统计学算法来帮助对不同化合物所引发的畸形效应进行鉴别并且定量化分析；而利用微型结构化的hPSC模型，研究人员就可以成功将致畸剂和非致畸剂进行区分，同时也可以帮助测定致畸剂的剂量依赖效应。
doi:10.1038/srep10038
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A method for human teratogen detection by geometrically confined cell differentiation and migration
Jiangwa Xing, Yi-Chin Toh, Shuoyu Xu & Hanry Yu
Unintended exposure to teratogenic compounds can lead to various birth defects; however current animal-based testing is limited by time, cost and high inter-species variability. Here, we developed a human-relevant in vitro model, which recapitulated two cellular events characteristic of embryogenesis, to identify potentially teratogenic compounds. We spatially directed mesoendoderm differentiation, epithelial-mesenchymal transition and the ensuing cell migration in micropatterned human pluripotent stem cell (hPSC) colonies to collectively form an annular mesoendoderm pattern. Teratogens could disrupt the two cellular processes to alter the morphology of the mesoendoderm pattern. Image processing and statistical algorithms were developed to quantify and classify the compounds’ teratogenic potential. We not only could measure dose-dependent effects but also correctly classify species-specific drug (Thalidomide) and false negative drug (D-penicillamine) in the conventional mouse embryonic stem cell test. This model offers a scalable screening platform to mitigate the risks of teratogen exposures in human.