不经受精，实验室里的一团细胞，能长成一个胚胎吗？10月14日，清华大学药学院教授丁胜团队在《自然》发表的一项研究，给出了初步回答。

该研究团队先用化学方法处理小鼠干细胞，再在实验室里把这些细胞培养成胚胎模型。模型依照正常胚胎的发育顺序，先分化出不同种类的细胞，再长出器官的雏形。

培养到第12天，少数模型长出了有节奏收缩的心脏。丁胜告诉《中国新闻周刊》，正常胚胎会怎样发育，研究人员很清楚；可实验室里诱导的细胞能否自行完成这个过程、能发育到哪个阶段，事先无法预知。

如果这条路最终走通，丁胜设想，这项技术或许将来能用来复活灭绝的动物，甚至让人“复生”。但眼下，这项研究中的胚胎模型最长只发育了12天。更现实的问题是：从一颗会跳的心脏到一只活生生的小鼠还有多远？



化学诱导的全能样干细胞在体外形成小鼠胚胎模型，并进入早期器官形成阶段。图/清华大学网站

有心跳的胚胎模型

这项研究用的是小鼠胚胎干细胞。研究人员先用化学方法处理这些细胞，再把它们放进一块培养板。无须人工拼合，细胞便会自行聚成一团，像胚胎一样逐步发育，这样的细胞团就是胚胎模型。

培养到第4天，七成以上的细胞团在形态上接近受精三四天的小鼠胚胎。到第10天，极少数模型长出了神经、肠道的雏形，还形成了血管，开始造血。到第12天，研究人员在其中几个模型里看到了能分出心房和心室的心脏，心脏里已有血细胞。单看心脏，其发育程度接近第10.5天的正常小鼠胚胎。

这项研究的关键在于起始细胞。正常的小鼠胚胎在发育过程中，会长出胎盘和卵黄囊，为胚胎输送养分、传递发育信号，卵黄囊还是胚胎最早开始造血的部位。身体、胎盘和卵黄囊，都由同一个受精卵发育而来。未经处理的胚胎干细胞虽能变成身体里的多种细胞，却不能长出胎盘和卵黄囊。丁胜要找的，正是像受精卵这样的起始细胞。

但目前为止，不论是自然生育还是克隆，要产生一个新生命，都离不开卵子或精子这样的生殖细胞。丁胜想绕开它们，先用化学手段把干细胞发育阶段拨回到生命“起点”，再让这些细胞自己发育。

为此，团队花了多年时间。从2015年起，丁胜带领团队寻找能做到这一点的“神奇药水”。2017年，团队已找到一些化学小分子，能让一部分干细胞变得更像全能干细胞，即像受精卵那样、处在生命起点的细胞。但这一成果当时没有发表，因为丁胜认为，这些细胞的状态转瞬即逝，无法稳定维持。

直到2022年，团队才在《自然》上报道了这种“神奇药水”。它由三种化学小分子组成，能调节细胞里一批基因的开关，把干细胞稳定地拨回起点。研究人员给少量这样的细胞做上荧光标记，注入正常的小鼠早期胚胎。胚胎长大后，小鼠胎儿的身体、胎盘和卵黄囊里都出现了带标记的细胞，说明这些细胞参与了这三部分的成长。

不过，那时这些细胞是放进真实的小鼠胚胎里、跟着胚胎一起发育的。当下的新研究在原来的“药水”里又加了一种小分子，只用这样处理过的细胞，让其自己长成了胚胎模型。

利用干细胞构建出有心跳的小鼠胚胎模型，丁胜团队并不是第一个。2022年，以色列魏茨曼科学研究所和英国剑桥大学的两个团队就做到了这一步，靠的是“拼装”。研究人员先分别准备三种干细胞，一种负责长成小鼠胎儿的身体，一种负责长胎盘，一种负责长卵黄囊，再把它们混在一起，组装成胚胎模型。

丁胜谈到，这样拼出来的模型跳过了囊胚

，无法移植进子宫。胚胎要嵌进子宫壁，也就是着床

，才能继续长大，而着床正发生在囊胚阶段。丁胜团队的模型会经历囊胚阶段，理论上有机会被放回子宫着床。

丁胜表示，目前各研究团队培养出的胚胎模型中，心脏都还处于很早期的发育阶段，两种做法间还看不出本质差别。但他认为，自己团队的路线能走得更远。在他看来，发育会把细小的误差逐步放大。“拼装”既要三种细胞都达到要求，还要组装得当，任何一环出现偏差，随着发育推进，影响都会越来越大。但他也承认，“拼装”的做法在短期内可能更容易出成果。



2026年，丁胜（前排正中）与团队成员合影。图/清华大学网站

为何难以继续发育

培养时间越长，能继续发育的模型越少。第4天，研究人员从细胞团中挑出发育较好的，转入下一阶段培养。在这些模型里，到第7天约两成仍在正常发育，第8天不到一成；到第10天，能看出胚胎头尾两端的模型已不足百分之一。最终，发育到第12天的模型只有3个。

研究显示，第4天时，部分细胞团里形成卵黄囊的细胞偏多，形成胎盘的细胞偏少。丁胜也提到，模型里还有一些细胞，它们的发育与整体节奏不协调。在他看来，这些都可能是影响模型继续发育的因素。

他把胚胎发育比作跳集体舞。他谈到，细胞要按顺序分化，组成相应的组织，还要向周围的细胞传递信号，彼此配合。“不能超前，不能落后，也不能出列。”在他看来，模型里那些发育提前或滞后的细胞，就像跳错拍子的舞者，会打乱周围细胞的节奏，使偏差不断累积变大。

模型为什么越往后越难发育下去？丁胜提到了两种可能。一种问题出在起始细胞。被拨回起点的干细胞，具备了早期全能干细胞的绝大多数特征，却仍保留着原来起始细胞的部分特征，这可能成为模型发育到出生的障碍。

另一种问题出在培养环境。在子宫里，胚胎从母亲的血液中获得氧气和养分，实验室里没有母体，只能靠人工办法弥补。丁胜认为，这种模拟还不完整，可能是模型难以持续发育的原因之一。

到底是哪种因素影响，抑或两者相互影响，目前还没有答案。团队也尝试过把小鼠胚胎模型移植进小鼠子宫，这部分结果尚未发表。丁胜表示，胚胎模型能着床，子宫也随之膨大，但发育不到10天，就被子宫吸收了。在他看来，这是生命自带的筛选机制，发育得不够好的胚胎会被自然淘汰。

至于复活灭绝动物，丁胜说“不一定是我们团队去做”。他自己更想借助这项技术，从生命整体的层面研究进化，甚至想象人类10万年、100万年后会进化成什么样子。对于让人“复生”，他表示，从结果来讲，这跟克隆一样，在当今的社会背景下，还涉及很深层次的伦理问题。

如果把这类技术用在人身上，伦理边界是清楚的。国际干细胞研究学会在2025年更新的指南中明确规定，禁止将人干细胞胚胎模型

植入人或动物子宫内。在中国，2025年发布的《人源类器官研究伦理指引》也明确提出上述规定。

丁胜团队在论文结尾写道，随着这类小鼠胚胎模型不断改进，相关方法未来可能会在人类细胞中探索，这需要严格的伦理规范，防止被滥用于生殖。

对于第一只小鼠何时能出生，丁胜还无法给出具体时间表。“它还是一个科学问题，不是工程问题。”他说，还有很多问题没有弄清楚，只能不断尝试、纠错。