哈喽,大家好!小洲这篇国际评论,主要来分析当一个精子遇见卵子,生命便以受精卵的形式悄然启程。

270天的子宫孕育,从单细胞到拥有10万亿细胞的复杂生命体,从无形细胞团到心脏、大脑等器官成形,每一步都藏着生命最精密的密码。

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但你或许不知道,生命发育最关键的前28天,尤其是第14至28天,至今仍是人类难以窥探的“黑匣子,这两周决定器官雏形如何形成,更是出生缺陷、遗传性疾病的高发源头。

中科院动物研究所王红梅团队,用27年时间深耕灵长类胚胎发育研究,从深山猴山的艰辛采样,到体外培养打破世界纪录,再到人工胚胎与人造子宫的突破性探索,终于逐步撬开生命初始的神秘大门。

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我们总说“十月怀胎”,但生命发育的根基早在第一个月就已牢牢奠定,很多人好奇,人体为何是对称结构?为何心脏、大脑只有一个?这些答案,都藏在胚胎发育的最初28天里。

受精卵形成后,会经历连续分裂,从2细胞、4细胞到16细胞,最终发育成空心球状体的囊胚。大约第7天,囊胚会像种子一样“着床”到母体子宫,这是生命与母体建立连接的第一步。

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而第14天是生命发育的“分水岭”,胚胎会启动一场名为“原肠运动”的关键进程。

简单说,原肠运动就是胚胎细胞的“大迁徙”:原本无序的细胞大规模迁移、重排,最终形成外、中、内三个胚层。

这三个胚层就是未来所有器官的“原始蓝图”:外胚层发育成皮肤、神经;中胚层长成骨骼、肌肉、心脏;内胚层分化出肠胃、肝脏等内脏器官。

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英国发育生物学家Lewis Wolpert曾直言:“人一生最重要的时刻,不是出生、结婚或死亡,而是原肠运动。”

可偏偏这个关键阶段,成了科研禁区,原肠运动发生时,多数女性还不知道自己怀孕,临床几乎无法获取这个阶段的自然流产胚胎。

另一方面全球遵循14天伦理准则,人类胚胎体外培养不能超过14天,必须在原肠运动启动前终止。

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这就导致第14至28天的胚胎发育,长期处于“看不见、摸不着、看不懂”的黑匣子状态。

而全球每年数百万新生儿的出生缺陷,绝大多数都源于这个阶段的发育异常,想要攻克遗传病、出生缺陷,破解这个黑匣子,成了生命科学领域必须跨越的难关。

既然不能用人类胚胎研究,科学家把目光投向了与人类亲缘关系最近的物种,猕猴。

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猕猴的胚胎发育过程、基因序列与人类高度相似,是破解人类胚胎黑匣子的最佳“替身”。

王红梅与猕猴的缘分,早在1999年读博时就已注定,那年她的博士课题是研究猕猴胚胎如何着床到母体子宫。为了判断猕猴是否怀孕,必须每天收集晨尿做检测。

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可猕猴不会像人一样配合采样,只能前一晚在每间猴舍下方,放置一米见方的铁制尿盘。

最艰难的是凌晨采样:不能开灯,灯光会惊扰猕猴导致提前排泄;只能摸黑在猴舍间穿梭,耳边是猕猴的尖叫,内心满是恐惧。

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就这样,她在昆明郊区的猴山坚守了40多天,不仅完成了采样,更积累了一手猕猴妊娠与胚胎研究经验。

这段经历成了后来团队用猕猴胚胎破解黑匣子的底气,但把猕猴胚胎从体内转移到体外长期培养,难度堪比“在实验室造一个人造子宫”。

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胚胎发育对环境要求极致苛刻:温度、氧气浓度、营养成分,哪怕微小偏差,都会导致胚胎死亡。

团队学生化身“科研月嫂”,日复一日调试培养体系:温度从37℃到37.5℃反复测试,氧气浓度从5%到21%不断尝试,营养成分配比更是迭代了上百次。

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2018年奇迹终于发生:团队成功将7日龄的猕猴胚胎,在体外培养至20天,首次让灵长类胚胎在脱离母体后,完成原肠运动早期发育。

2019年,这项成果发表于《Science》,《Nature》同步报道,称其创造了当时灵长类胚胎体外培养的最长纪录。

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但团队没有止步,他们发现,二维培养体系无法支撑胚胎继续生长,于是耗时数年搭建三维培养体系,模拟子宫的立体环境。

2022年,团队再次突破,将猕猴胚胎体外培养至25天,刷新世界纪录。

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此时的胚胎已能观察到神经系统发育、神经管闭合、早期运动神经元生成等关键事件,黑匣子的一角终于被彻底掀开。

猕猴胚胎体外培养的突破,让我们看到了黑匣子的一角,但新的难题接踵而至:猕猴胚胎稀缺、培养成本极高,根本无法满足大规模科研需求。

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想要彻底破解生命发育规律,攻克更多疾病,必须找到能批量生产的“胚胎模型”,人工胚胎技术应运而生。

简单说,人工胚胎就是以自然胚胎为蓝本,用干细胞做“原材料”,在体外组装成的“合成生命”。

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它能模拟胚胎早期发育的不同阶段,只要干细胞充足,就能批量生产成百上千枚,完美解决自然胚胎稀缺的难题。

这不是科幻,而是已落地的科研现实,目前科学家已用小鼠、猕猴、人类干细胞,成功制备出模拟早期发育的人工胚胎。

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对王红梅团队而言,人工胚胎的核心应用,是解决反复植入失败难题。

我国超4000万不孕人群中,约10%的人经历3次以上胚胎移植仍无法怀孕,根源在于子宫内膜“土壤贫瘠”,无法接纳胚胎着床。

团队研发出3D微流控芯片,从患者身上取指甲盖大小的子宫内膜组织,消化成单细胞后种在芯片上,细胞会自组装成“微型人造子宫”。

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再将人工胚胎放上去,就能精准模拟患者胚胎着床失败的过程,依托这个模型,团队从FDA获批的1000多种小分子药物中,筛选出能改善子宫内膜环境的药物,已成功为3名反复植入失败患者找到个性化治疗方案。

从实验室到临床,人工胚胎正在把“不治之症”变成“可治之症”。

提到人工胚胎,很多人会联想到“人造子宫”,甚至畅想“未来女性不用生孩子,机器就能孕育生命”。

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但真相远比想象理性:人类270天的胚胎发育,是极其复杂精密的过程,目前的人造子宫技术,距离完整孕育生命,还有“跨越山海”的距离。

目前全球人造子宫的研发,核心目标只有一个,拯救超早产儿,妊娠28周前出生的超早产儿,每提前一周出生,救治难度和成本就翻倍,且极易留下终身后遗症。

人造子宫的设计就是模拟母体子宫的羊水环境、营养供给,让超早产儿在体外继续发育,提升存活率。

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王红梅团队的“微型人造子宫”已能模拟胚胎着床过程,为临床用药提供筛选平台。

更值得关注的是,团队已启动空间生命科学研究,借助天舟八号、神舟二十一号,将小鼠胚胎送入太空,探索太空环境对胚胎发育的影响,为未来星际移民的生命繁育提供依据。

但必须明确:人造子宫绝非“生育替代工具”,更不能用于人类胚胎的全周期体外培育。

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目前所有相关研究,都严格遵循伦理底线:人类人工胚胎不能无限期培养,不能移植到人体或动物子宫,从源头杜绝“体外造人”的风险。

从1999年深山猴山的艰辛采样,到2025年斩获中科院杰出科技成就奖,王红梅团队用27年时间,走完了从“认识生命”到“合成生命”的关键一步。

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他们打破了灵长类胚胎体外培养的世界纪录,搭建了人工胚胎与微型人造子宫的技术平台,为出生缺陷、反复妊娠失败等难题提供了全新解决方案。

但他们深知,这只是开始,目前我们能破解的,只是生命发育黑匣子的冰山一角。

从胚胎第28天到出生,从器官雏形到功能完善,还有无数生命密码等待破译;人工胚胎距离模拟完整器官发育、实现器官移植,还有漫长的路要走。

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或许未来某一天,我们能在实验室看到猕猴胚胎的第一次心跳,能通过人工胚胎攻克所有遗传性疾病,能用人造子宫守护每一个超早产儿的生命。