综述：胚胎模型的构建模块：胚胎与胚外干细胞

这篇综述系统总结了小鼠和人类胚胎干细胞（ESCs）及胚外干细胞（TSCs、XENs等）的多能性状态特征、培养条件及其在构建体外胚胎模型中的应用，重点探讨了通过“组装”和“诱导”策略模拟早期发育关键事件的技术进展，为研究人类植入后发育机制和再生医学提供了新视角。

　　

胚胎与胚外干细胞：构建发育模型的基石

干细胞研究领域近年来取得突破性进展，特别是利用胚胎干细胞（ESCs）和胚外干细胞构建体外胚胎模型的技术，为揭示早期发育机制提供了全新工具。这些模型不仅填补了人类胚胎研究的技术与伦理空白，更成为探索不孕症、早期流产等临床问题的关键平台。

具有不同多能性状态的胚胎干细胞

ESCs作为早期胚胎中上胚层的体外对应物，具备自我更新和分化为所有成体细胞类型的独特能力。根据发育阶段，ESCs可分为初始（naive）、始发（primed）和过渡态（formative）等多能性状态。

小鼠初始多能性状态通过2i/LIF培养体系（含MEK抑制剂PD0325901、GSK3抑制剂CHIR99021和白血病抑制因子LIF）实现稳定维持，其代表植入前囊胚的上胚层。相比之下，始发态小鼠上胚层干细胞（EpiSCs）需FGF2和Activin A（FA条件）支持，对应植入后胚胎阶段。2017年提出的过渡态多能性则介于两者之间，其特征是能直接响应原始生殖细胞（PGC）诱导信号，通过AloXR（Activin A低浓度+XAV939+BMS493）或FTW（FGF2+Activin A+CHIR99021）等条件实现稳定培养。

人类多能干细胞状态存在显著物种差异。传统人类ESCs虽源自植入前内细胞团（ICM），但表现出始发态特征。直到近年，通过t2iLGo（CHIR99021+PD0325901+G06983+LIF）或5i/LA（五种激酶抑制剂+LIF+Activin A）等体系才实现人类初始态多能干细胞的稳定培养。值得注意的是，人类初始态细胞仍存在基因组不稳定性等挑战，优化培养条件成为当前研究热点。

胚外干细胞的衍生

胚外组织在胚胎发育中发挥不可替代的作用，其干细胞系的建立为研究母胎互作提供了关键模型。

小鼠滋养层干细胞（TSCs）是最早建立的胚外干细胞，通过FGF4、TGFβ1等因子维持，能分化为胎盘所有细胞类型。2018年，人类TSCs首次从囊胚和绒毛细胞中分离，其培养需WNT激活剂和组蛋白去乙酰化酶抑制剂。另一重要突破是小鼠原始内胚层干细胞（PrESCs）的建立，该细胞能重现E4.5时期原始内胚层特性。

人类下胚层干细胞（hypoblast stem cells）的诱导取得重要进展，RACL培养体系（高浓度Activin A+CHIR99021+LIF）可产生具有基底膜分泌功能的类下胚层细胞。此外，胚外中胚层样细胞（EXMCs）和羊膜样细胞的诱导体系也相继建立，为研究早期胚胎形态发生提供了新工具。

利用多能干细胞构建早期发育模型

基于“组装”和“诱导”两大策略，研究者已成功模拟从植入前到原肠胚的多阶段发育事件。

组装模型通过组合不同谱系干细胞实现。将小鼠ESCs与TSCs按特定比例聚合可形成类囊胚结构（blastoid），加入原始内胚层细胞后能进一步模拟植入后发育。人类研究则通过组合初始态ESCs与过表达GATA6/CDX2的细胞，构建了具有空间组织的植入后胚胎模型（SEMs），重现了上胚层、胚外中胚层等多谱系发育。

诱导模型利用单一干细胞的分化潜能。人类始发态PSCs在BMP4刺激下可自组织形成羊膜囊样结构（PASE），模拟植入后羊膜发育。更引人注目的是，从初始态或全能样8细胞期细胞（8C-LCs）诱导产生的人类类囊胚，能再现囊胚的形态学特征和谱系分配。

挑战与展望

当前胚胎模型仍存在谱系不完整、发育延迟等局限。未来需聚焦三大方向：开发更精确模拟体内连续发育过程的干细胞体系；优化体外培养条件以提升模型保真度；建立符合伦理规范的研究框架。随着单细胞技术和微流控系统的进步，这些模型将为解密人类早期发育黑匣子提供前所未有的窗口。