Cell Systems：目前的类囊胚模型能够真实再现胚胎发育吗？

　　

最新一代的干细胞衍生的类囊胚（blastoids）再现了人类囊胚的结构和细胞组成，为阐明人类早期发育的生物学机制提供了一种实验模型。

然而，这些干细胞衍生的结构是研究模型，并非真正的人类胚胎。目前的模型还无法发育成人类胚胎。那么，它们能够可靠地模拟人类囊胚吗？

悉尼大学的研究人员近日开发出一种强大的新方法，用于测试实验室培育的生物模型与真实人类胚胎的相似程度。他们发现，尽管有些模型表现良好，但目前尚无一种模型能够完全再现人类早期发育的复杂性。

这项研究创建了人类早期胚胎发育最全面的参考图谱之一，并利用该图谱来测试干细胞衍生胚胎模型的准确性。研究成果于10月2日发表在《Cell Systems》杂志上。

共同通讯作者、悉尼大学的Pengyi Yang副教授表示：“人类胚胎模型在研究胚胎发育的早期阶段具有巨大潜力，但目前还没有一致的方法来评估这些模型在多大程度上准确反映了真实的人类发育过程。”

“我们的框架让研究人员能够将这些模型与详细的生物学参考图谱进行比较，从而确定哪些细胞类型和发育过程得到了忠实再现，而哪些没有。”

研究团队整合了人类胚胎在各个发育阶段的14,000个单细胞转录组数据。这使他们能够绘制出一份参考图谱，展现细胞在着床前后几天内如何正常分化和形成结构。

随后，他们将该参考图谱与其他研究团队开发的四种广泛使用的类囊胚生成方案进行了比较。研究人员并非仅仅评估这些模型在显微镜下是否与胚胎相似，而是考察了它们的分子特性、发育时序、谱系结构及其他生物学特征。

结果显示，一些类囊胚模型能够较好地重现天然人类囊胚（即早期胚胎）的三大主要细胞谱系，而另一些模型则未能准确呈现某些细胞类型，或包含大量无法与任何已知胚胎状态匹配的细胞。没有一种模型能够完美地复现天然的人类囊胚。

Yang表示，这些结果既凸显了胚胎模型的潜力，也暴露了其目前的局限性。

“令人鼓舞的是，尽管每种模型都存在局限性，但其中一些模型相对较好地捕捉到早期胚胎发育的重要方面，”他说。

“但我们的研究也表明，目前的模型在生物学上并不等同于真实的人类胚胎，研究人员在据此得出结论时需要谨慎。”

通过提供一个标准化的基准，研究人员希望未来的模型能够得到更快速的改进，并接受更严格的评估。

“我们的工作为改进胚胎模型提供了路线图，并确保科学论断始终基于模型实际能够支持的内容，”Yang谈道。

研究人员已将参考数据集和基准测试工具发布在Zenodo上，让全球科学家能够依据相同的标准对新的胚胎模型进行测试。