生命如何从一个起点逐步展开为复杂整体，是发育生物学的核心问题。清华大学药学院教授丁胜团队从一种人工诱导的全能性细胞出发，成功构建出连续发育的小鼠胚胎模型，使其跨越囊胚、原肠运动和早期器官形成等阶段，并出现血管与血液、生殖系以及具有节律性收缩的心脏等组织。10月14日，相关研究成果在线发表于《自然》。
“通常，生命的孕育从精子和卵子的结合开始。但这项研究的起点并不是生殖细胞，而是一种可以从体细胞人工诱导出的全能性细胞。”论文通讯作者丁胜表示，“它不仅能够产生胚内和胚外的多种细胞，还能够让这些细胞按照相应的时序、在相应的空间位置出现，并通过彼此之间的相互作用，逐步自我组织成一个复杂、具有多种生命活动特征的整体。这正是这项工作最令人兴奋的意义之一。”
在研究过程中，随着小鼠胚胎模型不断发育，胚胎组织和支持胚胎发育的胚外谱系在相应位置出现，身体的前后轴逐渐建立，神经褶开始形成，血管和血液、生殖系和心脏组织也在这个彼此协调的发育过程中相继出现。影像、组织学分析和单细胞测序显示，胚胎模型在多个关键细胞类型、空间结构和发育时序上，都与相应阶段的天然小鼠胚胎接近。
在上述小鼠胚胎模型中，心脏组织也随着整体发育逐步形成，出现空间有序的心房样和心室样区室，以及流出道样结构。不同类型的心脏细胞在相应的位置发生自组织，随后开始出现有节律、彼此协调且具备不同心脏区室特征的收缩。从最初的细胞状态到有节律的心跳，一个复杂的生命系统正在逐步展开。
不仅如此，在小鼠胚胎模型中，卵黄囊样组织形成了血管网络和血岛，造血祖细胞随之出现，并产生红细胞、母细胞和巨噬细胞；血细胞也开始进入正在发育的心脏区室。血管、血液与心脏相互伴随出现，产生组织和功能上的联系，呈现出早期循环系统逐步建立的特征。此外，模型中还形成了原始生殖细胞，转入专门培养体系后，这些前体细胞进一步成熟，并显示出进入减数分裂早期阶段的能力。
需要指出的是，这项工作尚未产生完整个体，而且随着发育推进，模型继续发育的效率明显下降，一些结构也仍与天然胚胎存在差异。研究人员表示，目前还不能判断这些限制究竟来自体外培养环境、模型本身，还是两者共同作用。怎样支持更长时间、更完整的发育，仍需进一步研究。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-026-11164-5
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