高绍荣 中国科学院院士

每个人的生命都起源于一个单一的细胞——受精卵。这个由精子和卵子结合形成的全能性细胞，在早期胚胎发育过程中会经历第一次细胞命运决定，分化为两种不同的细胞谱系——外层的滋养外胚层和内部的内细胞团。其中，内细胞团具有多能性，将最终发育成个体的所有组织和器官。

因此，我们关注的核心科学问题在于，在基因组序列不变的前提下，细胞如何通过调控基因的“开启”与“关闭”，实现多样化的命运选择？这一机制正是表观遗传（epigenetics）调控的核心所在。

由于伦理和技术限制，人类胚胎在体外培养不能超过14天，这极大地制约了对人类早期发育机制的深入研究。为此，科学家们尝试利用小鼠干细胞自组装形成类胚胎结构。然而，传统方法通常需要混合两种不同类型的干细胞——胚胎干细胞和滋养层干细胞，操作繁琐且所构建的类胚胎发育潜能非常有限。

因此，我们团队提出一个新策略：能否仅使用单一类型的干细胞，在添加两种特定小分子化合物后，同时激活关键信号通路，从而诱导其获得兼具胚胎与胚外组织分化能力的“双潜能”状态？

令人振奋的是，这类诱导获得的双潜能细胞不仅能在体外高效分化为滋养外胚层、内胚层和原始生殖细胞等早期三大谱系结构，还能被成功嵌合进小鼠8细胞期胚胎，并参与形成正常囊胚，甚至支持小鼠出生并具备正常繁殖能力。基于这一新型细胞，我们团队进一步成功构建出结构完整、具有三胚层特征的类胚胎模型。通过旋转培养技术，该模型可实现组织形态与真实胚胎高度相似。

希望未来这项成果能成为连接基础研究与临床转化的重要桥梁。