《Signal Transduction and Targeted Therapy》：Primate embryoids: an in vitro model leading from a totipotency-like phase to early organogenesis
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近期，Zheng等人在《Cell》上发表了一项具有里程碑意义的研究，展示了一种精密的灵长类胚胎发育胚胎样体模型，用于在体外研究发育直至早期器官发生的过程。该胚胎样体模型基于全能样食蟹猴裂球样干细胞（cynomolgus blastomere-like stem
近期，Zheng等人在《Cell》上发表了一项具有里程碑意义的研究，展示了一种精密的灵长类胚胎发育胚胎样体模型，用于在体外研究发育直至早期器官发生的过程。该胚胎样体模型基于全能样食蟹猴裂球样干细胞（cynomolgus blastomere-like stem cell, cTBLC）培养体系，可被触发以自主方式依次经历植入前和植入后发育特征，其过程类似于受精后相应阶段的发育。
当前，基于多能干细胞（pluripotent stem cell, PSC）的胚胎样体模型仅能重现早期发育的某些方面，而重建从裂球到早期灵长类胚胎发育的连续发育轨迹仍面临挑战。在本研究中，Zheng等人利用cTBLC构建了灵长类胚胎样体，这些细胞经历了一个中间8细胞/桑葚胚样细胞（8-cell/morula-like cell, 8CMLC）状态，并向早期器官发生阶段进展。既往研究已建立了能够发育至早期原肠胚形成的人类及灵长类胚胎样体系统。由cTBLC生成的胚胎样体从全能样状态起始，这一特征使其有别于先前采用谱系受限多能细胞的方法。基于其既往工作确立的剪接体抑制（spliceosomal repression）策略——该策略被用于在小鼠和人类多能干细胞（PSCs）中诱导出全能性相关的裂球样状态——研究人员将这一方法应用于非人灵长类模型，将食蟹猴PSC重编程以生成cTBLCs。当前关于这些全能样细胞的发现支持其具有扩展的发育潜能，并能够贡献于胚胎和胚外细胞谱系；然而，能够证实其真正全能性（bona fide totipotency）并实现完整生物体发育的正式证据尚未见报道。在本研究中，研究人员优化了一种由不同抑制剂和生长因子组成的组合，以改善从多能性向全能样细胞潜能的转变。最终的LMYCIP转换培养基包含人白血病抑制因子（human leukemia inhibitory factor, LIF）、米诺环素（PARP1抑制剂）、Y-27632（ROCK抑制剂）、ChIR-99021（GSK3抑制剂）、IWR-1（Wnt抑制剂）和pladienolide B（剪接体抑制剂）。
灵长类早期胚胎发育研究长期受限于体内样本稀缺及伦理约束，而当前基于多能干细胞（pluripotent stem cell, PSC）的胚胎样体（embryoid）模型往往仅能重现早期发育的局部特征，难以实现从裂球阶段到早期灵长类胚胎发育的连续轨迹。因此，构建能够跨越植入前后、涵盖早期器官发生（early organogenesis）的体外发育模型，成为该领域亟待突破的关键科学问题。
针对上述挑战，Zheng等人在《Cell》发表了一项开创性研究，构建了一种基于全能样食蟹猴裂球样干细胞（cynomolgus blastomere-like stem cell, cTBLC）的灵长类胚胎样体模型。该模型可在体外依次经历植入前与植入后发育事件，并进展至早期器官发生阶段。该成果发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》，为灵长类胚胎学提供了从全能样状态起始的连续发育研究平台，深化了对胚胎发生（embryogenesis）关键阶段细胞与分子机制的理解。
研究人员首先基于剪接体抑制（spliceosomal repression）策略，在非人灵长类模型中将食蟹猴PSC诱导至全能样状态，建立cTBLC系。随后通过优化包含多种小分子化合物与生长因子的组合，形成LMYCIP转换培养基，实现PSC向cTBLC的高效重编程。研究采用囊胚互补实验（blastocyst complementation assay）验证cTBLC的发育潜能，利用类囊胚（blastoid）形成体系评估其自组装能力，并借助bulk RNA测序（bulk RNA-seq）与单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）结合伪时间分析（pseudotime analysis），系统描绘其向早期谱系分化的转录组动态。此外，通过优化三维（three-dimensional, 3D）微腔室接种密度与支持培养条件，研究人员建立了适用于类胚胎生长的微环境。
研究结果
cTBLC的转录组特征与发育潜能
研究人员通过bulk与scRNA-seq分析发现，与食蟹猴PSC相比，cTBLC表现出OCT4、SOX2、NANOG及DNMT3B等多能性标志物表达下调，转录组向全能样裂球样状态转变，激活了合子及2-4细胞期特异性基因。在囊胚互补实验中，研究人员将EGFP标记的cTBLC注入小鼠8细胞胚胎，在植入后10.5天的胚胎及胚外组织中检测到其后代，表明cTBLC具备贡献于胚胎和胚外谱系的潜能。
类囊胚自组装与8CMLC中间状态的形成
在无外源信号条件下，cTBLC可形成具有囊胚腔的类囊胚，关键触发因素是将约25个细胞接种于特定微腔室中。形态学分析显示该过程重现了8细胞/桑葚胚期的压实与极化事件，包括E-cadherin重排及PAR6定位。scRNA-seq鉴定出8细胞/桑葚胚样细胞（8-cell/morula-like cell, 8CMLC）群体，伪时间分析揭示其向上皮样（epiblast, EPI）、滋养外胚层样（trophectoderm, TE）及原始内胚层样（primitive endoderm, PrE）分化的连续轨迹。尽管转录组与体内对应阶段相似，8CMLC缺乏经典合子基因组激活（zygotic genome activation, ZGA）相关基因激活，且ZGA调控因子NR5A2的敲低不影响8CMLC形成及后续谱系分化，提示该发育程序可部分独立于经典ZGA调控。
植入后发育与早期器官发生
在植入后培养条件下，cTBLC来源胚胎样体形成围植入期及早期植入后样结构，包括羊膜样与卵黄囊样区室、上胚层迁移及三个胚层形成。在延长培养下，胚胎样体进展至早期器官发生样阶段，表现出原始生殖细胞（primordial germ cell, PGC）迁移、区域性肠道形成、早期神经胚发生及心脏搏动样活动。scRNA-seq证实器官发生阶段涌现出多种胚胎与胚外谱系，细胞特征与受精来源的相应灵长类胚胎高度相似。
讨论与结论
该研究证实，通过适当的体外微环境诱导，PSC来源的全能样细胞具备有序的发育潜能，可重现从类囊胚形成到早期器官发生的多个关键事件。这一发现揭示了细胞内在发育程序（intrinsic developmental program）在灵长类胚胎发育中的核心驱动作用。然而，该模型仍存在一定局限：由于缺乏真实的母体植入过程，无法模拟母体-胎盘相互作用，且模型对生理状态的长期重现程度尚待明确。若此研究路线图可成功转化至人类细胞，将为辅助生殖技术、不孕遗传背景评估及围植入期毒性测试提供重要工具。同时，该研究也提出了系列未来方向，包括能否从单一起始细胞启动类囊胚形成、能否实现更延长的器官发生、母体-胎盘结构的支持作用，以及具备植入能力并启动完整胎儿发育的类囊胚构建等问题。此外，随着灵长类胚胎样体模型向更接近真实发育的方向拓展，人类胚胎样体研究涉及的伦理与法律边界问题日益凸显，亟需开展关于其伦理可辩护性的深入科学讨论。
