文章核心观点 - 中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心刘真、孙强等研究团队在《自然》期刊发表突破性研究，首次利用干细胞类胚胎模型，在体外完整模拟了灵长类晚期原肠运动至早期器官发生的发育过程，为理解人类早期胚胎发育、流产及出生缺陷机制提供了强大的创新研究工具和范式 [3][8][12] 研究背景与重要性 - 原肠运动是胚胎发育中最关键也最神秘的阶段，人类多数早期流产与严重出生缺陷源于此阶段异常 [5] - 由于体内胚胎获取困难、体外培养技术瓶颈及“14天”伦理限制，灵长类原肠运动研究尚处起步阶段 [5] - 类胚胎模型利用多能干细胞在体外构建，具有方便获取、易于基因操作、伦理争议少等优势，是研究灵长类着床后发育的重要契机 [6] 技术突破与关键进展 - 研究团队对类囊胚诱导流程和参数进行改进，并将培养系统从2D改进到3D悬浮培养，使猴类囊胚发育至早期原肠期（Day 17）的效率从**4%** 大幅提升至**40%** 左右 [8] - 在特定时间加入梯度浓度胎牛血清，成功促进类胚胎发育至**Day 25**，模拟了天然胚胎卡内基第**8-9阶段（CS8-9）**，即原肠运动晚期及早期器官发生起点 [9] - 该模型首次在体外连续模拟了灵长类从囊胚早期着床后（**D11**）到早期原肠胚阶段（**D17**），直至**D25**的动态发育过程 [8][9] 模型模拟的发育事件与验证 - **形态与结构模拟**：模型形成了上胚层、羊膜腔和卵黄囊腔构成的灵长类典型双层胚盘样结构，并重现了胚盘拉长、弯曲等形态变化 [8][9] - **关键发育事件重现**： - 神经板形成和早期神经褶样结构出现，揭示了大脑和神经系统发育的初始“蓝图” [9] - 高级中胚层谱系（如心脏中胚层）分化和早期卵黄囊造血系统发育，产生了内皮细胞、造血祖细胞及红细胞等多种血液细胞 [9] - 定型内胚层分化，形成前肠、后肠原始结构及尿囊，为消化、呼吸等器官发育奠定基础 [9] - 成功特化原始生殖样细胞，并模拟了其从羊膜向胚胎后部迁移的路径 [9] - **分子层面验证**：单细胞转录组测序分析证实，类胚胎的细胞类型、基因表达谱及分化路径与同期自然胚胎高度吻合 [9] - **基因功能验证**：利用CRISPR-Cas9构建**TBXT**和**EOMES**基因敲除模型，揭示了它们在灵长类原肠运动启动及滋养层发育中的关键作用 [12] 研究意义与潜在应用 - 该模型首次提供了一个能连续观察受孕后大约**6-22天**的早期灵长类发育过程的平台，使得体外按顺序分析灵长类早期胚胎发生的动态复杂过程成为可能 [13][14] - 突破了传统模式生物研究的局限性，为系统性地解析灵长类胚胎发育，尤其是原肠运动时期的关键调控基因和谱系分化规律提供了重要研究平台 [12] - 未来可作为强大工具，用于直观研究灵长类生命早期构建过程、解析发育调控机制、研究发育疾病根源以及进行相关药物的胚胎安全性测试 [12]