清华大学丁胜团队《自然》：从化学诱导全能干细胞构建连续发育的小鼠胚胎模型

全文概要
清华大学药学院丁胜教授团队在《自然》在线发表题为"Modelling mouse embryogenesis from chemically induced totipotent stem cells"的研究，从化学诱导全能样干细胞（ciTotiSCs）出发，构建出能够连续经历多个早期发育阶段的小鼠胚胎模型，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。这一成果的独特之处在于：起点并非生殖细胞，而是从普通体细胞人工诱导出的全能性细胞。

1. 从"回到起点"到"向前发育"

丁胜团队早在 2022 年便用 TTNPB、1-Azakenpaullone、WS6 三种小分子（"TAW"鸡尾酒）将小鼠多能干细胞诱导为全能性细胞，命名为化学诱导全能干细胞。但"能否让这一状态继续向前发育、自组织成复杂整体"一直是悬而未决的问题。这项最新研究正是对此的正面回答：团队进一步优化 ciTotiSCs，使其启动内在的自组织程序，让不同细胞在相应时间与空间位置出现，并逐步自我组织成一个具有多种生命活动特征的整体。

2. 心跳、血管与生殖系：三个维度的涌现

随着模型发育，胚胎组织与胚外谱系在相应位置出现，前后轴逐渐建立，神经褶开始形成。影像、组织学分析与单细胞测序显示，模型在关键细胞类型、空间结构与发育时序上与相应阶段的天然小鼠胚胎接近。尤为重要的是，生命发育的三个维度——功能的出现（有节律收缩的心脏）、系统的整合（血管-血液网络与血细胞进入心脏区室）、以及生殖系的建立（原始生殖细胞进入减数分裂早期）——均已从同一人工诱导的全能状态中相继实现。

3. 一个研究生命起点的实验框架

需要指出的是，这项工作尚未产生完整个体，且随发育推进，模型继续发育的效率明显下降，部分结构仍与天然胚胎存在差异。但审稿人评价其"是干细胞领域的一项重要进展"。丁胜认为，研究的意义不仅在于抵达某一发育阶段，更在于建立了一个从人工诱导全能状态出发、研究生命如何自我组织的实验框架，可帮助科学家追问早期发育为何失败、生物学信息如何跨代延续等根本问题，并为胎盘与胚胎植入相关疾病、不孕不育机理研究、辅助生育探索及器官体外再生等提供潜在可能。

来源：《自然》（Nature）期刊、新华社、中国科学报、清华大学官方发布

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