人類胚胎發育始於受精，但要真正形成出有頭有尾、有背有腹的身體結構，以及各種器官的前體細胞，則必須經曆胚胎發育中最為關鍵的一次“戰略部署”——原腸運動。這一過程始於發育第三周初期出現的原條（受精後第14天開始，沿人類胚盤尾端中線形成的狹縫狀結構）。然而，盡管原腸運動對器官發生如此重要，科學家對於人類胚胎中原條究竟如何被誘導啟動，以及原腸運動如何在極其精確的時空調控下有序推進，至今仍所知甚少。這不僅是發育生物學最古老的謎題之一，也是阻礙我們理解器官再生以及先天性缺陷等臨床問題的核心知識空白。這也驅使著研究者不斷向人類胚胎發育的“黑箱”深處探尋。

在中國科學院B類先導專項的支持下，必威精装版app西汉姆联 於樂謙團隊與合作者團隊係統解析了不同胚外組織在原條樣結構形成過程中的互作與調控。基於對3D人類數字胚胎（Cell 2024）中發育調控信號的深入挖掘，結合胚胎工程學思路，構建了人類胚盤樣原腸模型（disc-Gastruloid），世界首次在人工胚胎中精準模擬了原條結構的形成，在體外重現了人類原腸運動發生過程。為研究人類胚胎植入後原腸運動提供了全新實驗方案。相關工作於2026年6月24日在 Cell 雜誌上正式發表。

生命早期發育並非胚胎細胞獨立完成，胚胎外組織（即不會留存於分娩後胎兒體內的細胞類型）同樣不可或缺。在人類胚胎植入前後，滋養層、羊膜、胚外中胚層等胚外組織依次出現，與上胚層細胞共同構建植入後早期胚胎的基本結構。越來越多的證據表明，這些胚外組織不僅提供結構支撐和營養供給，還可能通過細胞間信號交互，主動參與胚胎細胞命運決定及空間組織的建立。然而，當前整合型幹細胞胚胎模型多依賴細胞自發聚集與分化，譜係成分混雜，難以精準區分並解析不同胚外細胞在原條形成中的特異功能。為此，研究團隊首次從原腸時期胚胎中純化出三類胚外譜係細胞，並係統評估了各譜係對原條發生過程的不同作用。

胚外細胞的空間協同調控原腸運動細胞

研究發現，類羊膜細胞（AMLCs）能夠有效誘導胚胎幹細胞（ESCs）產生T陽性細胞，單細胞轉錄組分析顯示，共培養體係中ESCs不僅出現明顯的T陽性細胞群，還伴隨TBXT、MIXL1等原腸運動相關基因的上調。與之形成鮮明對比的是，滋養層幹細胞（TSCs）顯著抑製T陽性細胞的出現，即便加入WNT通路激活劑CHIR99021，TSCs仍能維持這一抑製作用，並促使更多細胞保持未分化狀態，提示其可能參與限製原條樣細胞的空間分布範圍。而胚外中胚層幹細胞（ExMSCs）則扮演了截然不同的角色——它們本身雖不直接誘導ESCs表達T，卻能定向吸引已進入T陽性及上皮–間充質轉化（EMT）狀態的原條樣細胞發生遷移，從而在空間組織層麵發揮引導功能。

重建人類胚盤，體外再現原條動態發生

在人類胚胎發育過程中，細胞命運的建立不僅依賴於分子信號的精確調控，也高度受製於空間位置與組織構型。著床後胚胎中，胚內上胚層與羊膜、滋養層及胚外中胚層等胚外譜係共同構成複雜的時空微環境，為原條形成與原腸運動的啟動提供關鍵調控基礎。

基於對胚外譜係功能的重新認知，研究團隊借助胚胎工程學策略，在體外重構了原條形成時期的胚內-胚外空間關係。通過模擬胚盤的物理生理狀態，成功構建出與人類真實胚胎中胚盤結構高度相似的體外類胚盤模型，命名為disc-Gastruloid。經72小時共培養，該模型的胚盤樣結構中逐漸出現溝槽狀類原條樣區域，區域內細胞間連接減弱，並特異性表達T/Brachyury、MIXL1等原條及原腸運動相關標誌物，清晰再現了天然胚胎中伴隨原腸運動過程中細胞遷移與命運轉變的關鍵事件。disc-Gastruloid模型通過重構胚外細胞在空間與分子層麵的協同作用，在體外模擬了人類原條形成的核心過程，為研究早期胚胎發育的生理與物理調控機製提供了一個全新路徑。

體外重建頭尾背腹軸向發生，實現早期器官原基形成

為了進一步探索了 disc-Gastruloid 是否具備持續發育潛能，將胚盤樣結構分離並進行低吸附懸浮延長培養，研究發現，超過 80% 的 disc-Gastruloid 能夠進一步發育，並自發形成伸長、不對稱、彎曲且多層化的三維胚胎樣結構。該結構中可觀察到 SOX2+ 神經管樣結構、SOX17+ 內胚層原始腸管樣結構（肺、肝、胰等器官前體細胞），以及共表達 SOX2 和 T 的神經中胚層祖細胞（NMP）樣區域，並呈現類似早期胚胎前後軸和背腹軸的空間分布特征。部分結構前端還出現共表達 ISL1 和 cTnT 的心肌祖細胞樣區域，形成原始心腔並表現出自主節律性收縮。單細胞轉錄組分析顯示，延長培養後的 disc-Gastruloid 包含 14 類細胞群，其主要細胞類型與人類著床後21天自然胚胎中的對應細胞具有較高相似性。

研究結果表明，disc-Gastruloid 雖與人類自然胚胎仍存差異，但能夠在體外進一步發育為高度類似早期人類胚胎的複雜結構，為研究原腸運動以及早期器官形成與病理異常機製，以及體外大規模製備用於再生醫學的器官種子細胞提供了全新路徑。

該研究得到中國科學院戰略性先導科技專項（B類）、青年科學基金項目（A類）及必威精装版app西汉姆联 科研基金等項目的資助。中國農業大學魏育蕾教授與必威精装版app西汉姆联 於樂謙研究員為該論文通訊作者，博士後沈巧豔、博士生張鑫、博士後陳乃馨、碩士生閆曉迪、博士生任泓安為該論文的共同第一作者。

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圖1： disc-Gastruloid 模型示意圖

圖2：體外空間重構胚盤樣結構並誘導類原條樣形態發生

圖3：延長培養的 disc-Gastruloid 形成具有軸向不對稱的類原腸胚結構及各器官前體細胞