很多人日常忙到连轴转，很少停下来想过 “我究竟是怎么来的”。但其实从精子卵子结合的那一刻起，短短 270 天里，一个受精卵会变成由 10 的 13 次方级细胞组成的复杂生命体，任何一个环节出错，都可能埋下出生缺陷、遗传性疾病的伏笔。
今天我们就聊聊科学家们苦苦探索的胚胎发育黑匣子 —— 人类还未完全解锁的那段关键阶段。
【被锁死的发育黑匣子】
原肠运动是胚胎发育最重要的转折点，会形成外、中、内三个胚层，最终长出心脏、肾脏等所有器官的雏形
这个过程发生在胚胎发育第 14 天到 28 天之间，几乎没人能在这个阶段发现自己怀孕，所以无法获取人体胚胎做研究。
“14 天伦理红线，是人类胚胎研究不能触碰的底线”，即使是辅助生殖留下的冻存胚胎，体外培养也不能超过 14 天。
上世纪 1999 年，我还是一名博士生，课题就是研究猕猴胚胎如何在母体子宫着床。为了收集猕猴晨尿，我每天摸黑在猴山摆放薏米见方的铁尿盘，不敢开灯怕吓走猴子，四十多天的煎熬反倒攒下了扎实的研究经验。
既然无法获取人体胚胎，我们就将目光投向了和人类基因相似度最高的非人灵长类 —— 猕猴。
【从 20 天到 25 天，打破培养极限】
早期的体外培养是二维体系，猕猴胚胎最多只能培养到 20 天。团队里的学生就像金牌月嫂，反复调整温度、氧气浓度、营养配比，失败了无数次，终于在 2018 年成功将 7 天左右的食蟹猴胚胎培养到了 20 天。
这项成果 2019 年发表在《Science》上，被期刊评价为 “目前灵长类胚胎体外培养最长时长记录”，就连《Nature》也专门报道了这项研究。
但 20 天的胚胎还不足以揭开原肠运动的全部秘密，团队又升级了培养体系，改成三维立体模式，为胚胎提供更接近子宫的生长环境。又经过几年的摸索，最终把猕猴胚胎培养到了 25 天。
我们首次在体外观察到原肠运动中期、晚期的关键事件，以及神经管闭合、早期运动神经元生成等早期器官发育过程，这项成果登上了《Cell》封面，再次刷新了灵长类胚胎体外培养的世界纪录。
【解锁生命密码的新钥匙】
无论是体外培养的猕猴胚胎，还是采集的体内胚胎，都只能有限地揭开黑匣子的一角。想要大规模研究胚胎发育，必须找到更高效的工具，人工胚胎由此走进了科研视野。
所谓人工胚胎，就是用干细胞作为原材料，体外自主组装出能够模拟正常胚胎发育不同阶段的合成生命体。有了人工胚胎，科研就能从 “手工制作” 迈向 “工业化量产”，不再受限于珍贵的天然胚胎。
曾经的 “海豹儿” 惨案给我们敲响了警钟：上世纪 60 年代，孕妇服用的镇静剂沙利度胺能显著缓解孕吐，却导致全球八千多名婴儿患上肢体畸形。
如果当时能用人类人工胚胎做毒性测试，这场悲剧或许就能避免。如今科学家已经用小鼠、人类的人工胚胎完成了沙利度胺的毒性验证，精准发现它对人类胚胎的致畸作用。
我们团队也结合人工胚胎和芯片技术，打造了微型人造子宫，用于解决辅助生殖领域反复植入失败的难题。
我们从子宫内膜受损患者身上提取少量细胞，构建出微型子宫芯片，再将人工胚胎植入其中，筛选出能改善子宫内膜环境的药物，已经帮助 3 名患者成功实现了胚胎植入。
当然，人工胚胎也不是万能的，也有严格的伦理准则：不能无限期体外培养，不能将人类人工胚胎植入人体或其他物种体内，毕竟我们的研究目标是解开生命密码，而非 “造人”。
除了地面上的研究，我们还借助天舟八号和神舟二十一号将小鼠胚胎送上太空，探索太空环境对生命发育的影响。
胚胎发育的 270 天，藏着人类生命起源的全部秘密，我们目前摸到的只是冰山一角。从体外培养猕猴胚胎到人工胚胎技术的突破，每一步都在拉近我们和生命真相的距离。
未来，这项研究或许能助力出生缺陷筛查、药物毒性测试，甚至为不孕不育家庭带来新的希望，但前路漫漫，仍需要无数科研人继续深耕。
信息来源：
破译生命密码，人类胚胎早期器官发育“全景图谱”问世 澎湃新闻
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