综述：原始内胚层是首要而非次要——在胚胎与胚胎模型中的关键作用

本综述深入探讨了原始内胚层（PrE）在哺乳动物胚胎发育中的核心作用，强调其不仅是营养来源，更是调控胚胎模式形成（如AVE信号中心）的关键。通过比较小鼠与人类PrE的保守机制（如FGF/MAPK通路、GATA6/SOX17表达），文章揭示了PrE在干细胞模型（如XEN、nEnd细胞）和体外胚胎模型（IEMs）中的应用潜力，为IVF技术和发育疾病研究提供新视角。

　　

原始内胚层：起源与命运

在哺乳动物早期发育中，原始内胚层（PrE）是最早形成的胚外组织之一。与飞蛾、鱼类等物种不同，哺乳动物的发育优先构建胚外组织（如胎盘、卵黄囊），而非体轴模式。PrE的形成始于囊胚期（小鼠E3.25-E3.75），由内细胞团（ICM）细胞通过随机FGF4信号差异启动。高FGF/MAPK信号激活的细胞分化为PrE，上调GATA6和SOX17表达，而低信号细胞则分化为上胚层（EPI），表达NANOG和SOX2。这一过程通过GATA6与NANOG的相互抑制、LIF/JAK/STAT和PDGF/PI3K通路进一步强化。PrE细胞最初无序分布于ICM中，直至植入后逐渐排序成层。

内脏内胚层模式化上胚层

植入后（小鼠E4.5-E6.5），PrE分化为内脏内胚层（VE）和壁内胚层。VE直接接触EPI，成为调控胚胎模式化的信号中心。远端VE细胞迁移形成前内脏内胚层（AVE），分泌Dkk1（Wnt拮抗剂）、Lefty1（Nodal/BMP拮抗剂）和Cer1（BMP拮抗剂），抑制前部EPI的BMP/Nodal/WNT信号，从而引导原始条纹形成于对侧区域。研究还发现，Chordin和Noggin等BMP拮抗剂可能在VE中表达，但其具体功能尚存争议。

胚外内胚层的终末使命

在原肠胚形成后，与EPI接触的VE（emVE）可短暂贡献于胚胎肠道，而包裹滋养层的VE（exVE）则发育为卵黄囊内胚层。卵黄囊是胚胎期造血的首要场所（小鼠E8.5）。值得注意的是，小鼠卵黄囊环绕胚胎，而人类卵黄囊位于羊膜外侧，但早期PrE的功能在物种间可能保守。

人类PrE的已知与未知

PrE缺陷可能导致流产、先天性异常或卵黄囊肿瘤。人类PrE（又称下胚层）与小鼠类似，表达GATA6、SOX17等关键因子，且FGF/ERK信号在PrE分化中同样重要（近期研究修正了早期认为其冗余的观点）。然而，人类植入后样本稀缺且质量参差，限制了深入研究。单细胞测序已发现人类植入后胚胎中存在AVE样细胞（表达CER1、DKK1、LEFTY1/2和NOG），提示PrE在轴向模式化中可能保守。

小鼠干细胞：知识与技术的基石

从小鼠囊胚可衍生三类干细胞：EPI来源的胚胎干细胞（ES）、滋养层干细胞（TS）和PrE来源的胚外内胚层干细胞（XEN）。这些细胞在转录水平和发育潜能上近似对应谱系，但仅ES具有真正多能性。小鼠ES研究推动了基因组编辑、iPS细胞技术及多能性谱系（从 na?ve 到 primed 状态）的发现，为PrE样细胞（如XEN、nEnd、PrESCs）的衍生奠定基础。

胚胎发生的第一代干细胞模型

为模拟人类发育，研究者利用干细胞构建胚胎模型（EMs）。早期胚胎样体（Embryoid Bodies）可自发分化但效率低下。引入TS细胞未能显著改善，而PrE样细胞的加入成为关键。集成胚胎模型（IEMs）通过组合ES、TS和XEN样细胞，实现了小鼠的类原肠胚形成、生殖细胞基因表达及VE模式化，但需每日筛选形态正常的IEMs（最终成功率仅0.7-1%），且人类IEMs因缺乏真实XEN细胞而依赖PSC衍生模型。

召唤所有胚外细胞类型

小鼠XEN细胞转录相似于囊胚PrE，但更偏向壁内胚层，嵌合贡献有限。nEnd细胞（由 na?ve ES 在ActA、CHIR、LIF条件下衍生）和PrESCs（依赖FGF4、CHIR、PDGF）则代表更 na?ve 的PrE状态，具有更广泛的发育潜能。CHIR的作用可能非生理性，而是泛支持干细胞增殖。人类nEnd细胞已成功衍生，但PrESCs尚未见报道。

PrE与否：胚胎模型的抉择

IEMs的成功依赖于人工筛选和PrE样细胞的质量。尽管部分小鼠和人类IEMs报告了AVE样细胞，但其鉴定基于小鼠参考，存在偏差。发展更优PrE模型（如nEnd）或引入子宫环境可能提升IEMs的自组织能力。当前领域需系统化标准与更生理相关的模型，而小鼠因其可及性和稳健性仍将引领研究。