生命科学里最硬的常识之一:哺乳动物的起点写在精卵结合那一刻。全能性的窗口窄得可怜,人的受精卵最初几轮分裂还保留着发育成胎儿加胎盘的全能本事,到第五六天形成囊胚,全能性就消失了,只剩下多能性。想研究"从零开始"的发育,科学家手里一直没有趁手的起点细胞。
清华大学的丁胜团队换了个思路找起点。10 月 14 日,他们的论文在线发表于《自然》:从化学诱导的全能性干细胞出发,构建出能连续发育的小鼠胚胎模型,从囊胚经原肠运动走到早期器官形成,长出血管与血液、生殖系,以及一颗会节律性收缩的心脏【直引:Nature, DOI 10.1038/s41586-026-11164-52】。
起点不是生殖细胞,是一瓶化学药剂。
🧪 起点:三味药拨回的全能性
故事的底盘在 2022 年就打下了。丁胜团队当年在《自然》发表,用三种小分子组合 TTNPB、1-Azakenpaulllone 与 WS6,把小鼠多能干细胞逆回全能状态,命名为 ciTotiSC。这类细胞在转录组、表观基因组、代谢组上与小鼠二细胞期胚胎高度相似,既能产生胚内组织,也能产生胎盘等胚外组织。全能与多能的分水岭就在这一句:多能细胞长不出胎盘【直引:Nature 2022, DOI 10.1038/s41586-022-04967-9】。
这次的新论文回答的是下一个问题:这样的细胞,能不能自己把发育从头演一遍?
通讯作者丁胜的说法是,这项研究最令人兴奋的意义在于,被诱导出的全能性细胞内部并不预存微缩的心脏或血管,却能启动一套内在的自组织程序,让不同细胞按特定时序与空间秩序出现,彼此作用,逐步整合成具有多种生命活动特征的整体【直引:第一财经专访】。用马天骅的比喻,像一棵大树,枝繁叶茂都能追溯到最初那粒种子;团队做的就是回到起点,把种子里的潜能看清楚【直引:清华大学官微转述】。
💓 十二天里长出了什么
胚胎模型的发育被影像、组织学与单细胞测序三重记录,多个关键节点与相应阶段的天然小鼠胚胎接近。
第 12 天,心脏组织形成空间有序的心房样与心室样区室,外加流出道样结构,不同类型心脏细胞在相应位置自组织,随后出现有节律、彼此协调且具备区室特征的收缩。从初始细胞状态到有心跳,一个复杂系统在培养皿里逐步展开【直引:论文图 2 与科学网报道】。
与此同时,卵黄囊样组织形成血管网络与血岛,造血祖细胞随之出现,产生红细胞系、母细胞与巨噬细胞,血细胞开始进入正在发育的心脏区室。血管、血液与心脏相互伴随,早期循环系统的建立有了雏形。模型中还形成了原始生殖细胞,转入专门培养体系后进一步成熟,显示出进入减数分裂早期阶段的能力【直引:科学网与论文报道】。
身体的前后轴在建立,神经褶开始形成,胚内组织与支持发育的胚外谱系在相应位置各就各位。
把胚内与胚外两条线分开看,这项工作的位置更清楚。以往的胚胎模型多从多能干细胞出发,胚外组织一直是短板;从全能性细胞起步,胚内胚外两条谱系在模型里同时出现,这是此前的技术路线没做到的事【判断:基于丁胜团队表述与既往研究格局比对】。
⚠️ 论文自己划下的边界
团队在论文与访谈里留的余地,比宣传稿里的标题更值得读。
第一,没有产生完整个体。这项工作止步于早期发育阶段,模型不是生出来的小鼠。
第二,效率低得诚实。随着发育推进,模型继续发育的效率明显下降,不足 1% 能在第 10 天形成前后体轴。剩下的卡在哪一步,是体外培养环境、模型本身,还是两者共同作用,目前无法判断【直引:论文报道与腾讯新闻转述】。
第三,部分结构仍与天然胚胎存在差异。影像、组织学与测序显示的是"接近",不是"等同"。
伦理边界也被明确标出:若未来把类似方法拓展到其他哺乳动物尤其是人类细胞,必须接受更严格的伦理审查与充分的公共讨论【直引:论文报道】。丁胜本人的定位也不是细胞治疗:建立一套能研究和调控生命起点及早期发育过程的实验体系,去追问一种起始细胞状态如何产生胚内胚外组织、如何组织成协调的整体发育【直引:第一财经专访】。
🧭 起点之后
回到那个困扰发育生物学多年的问题:生命如何从一个起点展开为复杂整体。这项工作的答案不是一个新疗法,是一个新起点加一套观察窗。胚外组织异常如何影响胚胎发育,功能性组织如何协同形成,全能性的窗口里还藏着什么,都有了可以动手做的模型。
至于那不足 1% 的效率缺口,以及它与天然胚胎之间剩余的差异,是下一批论文要填的坑。起点已经找到了,路还长。
参考文献
- Hua Wu, Yanyan Hu 等, Modelling mouse embryogenesis from chemically induced totipotent stem cells, Nature, 2026-10-14 在线. DOI: 10.1038/s41586-026-11164-52
- Yanyan Hu, Yuanyuan Yang 等, Induction of mouse totipotent stem cells by a defined chemical cocktail, Nature, 2022. DOI: 10.1038/s41586-022-04967-9
- 科学网(李惠钰), 我国科学家成功构建出连续发育小鼠胚胎模型, 2026-10-15. https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2026/10/572961.shtm
- 第一财经, 中国团队 Nature 发文: 不通过生殖细胞, 能从普通体细胞中诱导出生命吗?, 2026-10-15. https://www.163.com/dy/article/L998DQTA0519DDQ2.html
- 清华大学官微, 重回生命起点, 清华团队发现了什么?, 2026-10-15. https://www.toutiao.com/article/7696699690070376979
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