抛开各种理论、观点以及未解之谜,关于人类及其他生物的发育过程,有一点是确定的:一切始于受精卵。这个具有全能性的细胞是在卵子与精子结合后形成的,它标志着一系列复杂的细胞和分子反应的开始,这些反应最终会促使胚胎发育,进而形成完整的生物体。在人类中,这一系列反应并不总能成功。相当比例的受孕在着床前就会失败,而妊娠并发症和流产大多与胚胎发育最初两到四周内发生的事件有关1。从着床前到着床后的早期阶段尤为关键,然而尽管经过多年研究,其中仍有许多未解之谜。这主要是因为技术上的障碍,以及对于人类而言,还存在与通过体外受精获得的多余胚胎相关的研究所涉及的伦理和法律限制。因此,人们越来越倾向于利用基于干细胞的胚胎模型来模拟早期发育的关键过程。

从那些类似囊胚的结构或原肠作用的特定阶段,到试图重现更广泛发育时期的模型,全球各地的研究团队近期取得了不少显著成果。例如,Ren等人在他们的技术报告中描述了一种能够涵盖着床前后阶段的连续模型。目前,人们正在投入大量精力开发新方法并改进现有方法,以提高效率并增强细胞及形态发生的复杂性。

正如刘易斯·沃尔珀特所说:“真正人生中最重要的时刻并非出生、结婚或死亡,而是原肠作用”2。虽然关于类胚胎结构的发育还有许多待发现之处,但迄今为止取得的进展已经促使研究人员探索如何运用这些模型——以及其他应用方式——来深入理解原肠作用这一至关重要且高度协调的发育过程。在一篇使用小鼠嵌合原肠类物的最新文章中,Frenster等人报告称,细胞竞争仅发生在多能性启动与早期原肠作用之间的过渡阶段。在同一期的另一篇研究资料中,Garge等人通过运用质谱分析和RNA测序等技术,获得了人类和小鼠原肠类物的蛋白质组、磷酸蛋白组及转录组数据,从而实现了跨物种比较,并为了解原肠作用提供了新的视角。

随着该领域的不断发展,其巨大的潜力也带来了诸多复杂挑战。这些挑战不仅包括可重复性和标准化等方面的技术难题,还包括科学界内外存在的伦理问题。《两种观点》一文探讨了基于干细胞的胚胎模型的科学价值及其伦理地位,并讨论了有必要确定这些结构中具有道德意义的生物学特征。要应对这些艰巨任务,需要不同研究团队和学科之间通力合作,同时不断就新出现的问题展开讨论。作为一家期刊,我们将持续举办相关讨论,以明确最佳实践和标准。

显然,这一领域还有许多不同的难题需要解决。我们很高兴推出一个专题系列,收录《自然-细胞生物学》近期发表的关于基于干细胞的胚胎模型的文章。这些文章既包括原始研究论文,也包括综述类内容,它们探讨了这类方法的价值、潜在应用与局限性,以及该领域当前的发展机遇和紧迫问题。

当然,基于干细胞的胚胎模型与真实胚胎有很大差异。但它们可以作为研究早期发育某些方面的有用工具。无论是改进现有方法,创建新的系统以探索未知的发育领域,还是利用这些模型深入理解胚胎发育过程并探究其实际应用潜力,这一快速发展中的领域都为改善人类健康带来了诸多可能。我们致力于支持相关研究社区,一如既往地为传播严谨且具有说服力的研究成果提供平台。希望我们的读者能从这一专题系列中获得有益的见解,而且随着更多相关内容的加入,这一系列将会更加丰富。我们感谢各位作者和审稿人的杰出贡献。我们的编辑团队也期待看到更多推动该领域发展的创新研究成果,以及针对其中最紧迫的问题和伦理困境的讨论。