导语：人类早期胚胎发育与器官诞生，叫做“原肠运动”，原肠运动一直是发育生物学中最古老的谜题之一，也被视为人类胚胎发育的“黑箱”。它之所以成谜，很大一部分原因在于我们无法直接将人类胚胎的“原肠运动”作为研究对象。

不能用真的来研究，就只能做个与真的相似的模型。近日，中国科学院动物研究所的团队与相关单位合作就做出了这个模型。团队成功构建了人类胚盘样原肠模型，世界首次在人工胚胎中精准模拟了原条结构的形成，在体外重现了人类原肠运动发生过程。

这一成果近日发表在国际学术期刊《细胞》杂志上，它将为打开人类胚胎发育的“黑箱”起到什么作用？请听总台中国之声记者朱敏的报道。

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（记者口播）“人体就是三层细胞组成的一根管子！”中国科学院动物研究所研究员于乐谦一句话道出了人类早期胚胎发育的样子。人类胚胎要真正长出有头有尾、五脏六腑俱全的身体结构，必须经历一次被称为“战略总部署”的关键阶段，这就是原肠运动。在受精后第14天左右，胚盘尾端会出现一条名叫“原条”的狭缝。上胚层细胞从这里开始大规模“集体搬家”，有条不紊地分化成内、中、外3个胚层，日后所有器官和组织都由此衍生而来。

（同期声）【于乐谦：在早期胚胎过程中，其实是一种非常无序的状态，就是一个细胞球。在经历原肠运动了之后，整个胚胎它哪边是头，哪边是尾，它的体轴坐标，包括它的不同器官的前体细胞，也就是所谓的三种胚层都已经形成。整个发育的结构基础或者说一张蓝图就是在原肠运动的这个时候形成的。】

原肠运动大概持续7天，也就是说，在受精第21天后，原肠运动基本完成了。这时候一个细胞球变成了一根“管子”。

【于乐谦：它其实是比较复杂的胚胎重塑的过程，这个时期决定了后面的发育是不是正确，这个时候如果有任何的异常，可能就不会产生个体了。不同的物种长的千差万别，各种各样的形状都有，早期胚胎其实也有各种各样的差异，但是不同的物种在原肠运动这几天的时间里面是非常相似的，比如看蜥蜴的原肠运动时期的胚胎和人的原肠时期的胚胎，可能你都区别不出来哪个是蜥蜴的，哪个是人的。】

然而，至关重要的原肠运动究竟如何启动、如何精准调控，一直是发育生物学中最古老的谜题之一，也被视为人类胚胎发育的“黑箱”。

于乐谦团队与其他单位合作，在前期3D人类数字胚胎等研究基础上，运用胚胎工程学策略，成功模拟出人类早期胚盘的物理和生化状态。生命早期发育并非胚胎细胞独立完成，胚胎外组织同样不可或缺。为此，研究团队首次从原肠时期胚胎中纯化出胚外谱系细胞，并系统评估了各谱系对原条发生过程的不同作用。

【于乐谦：胚胎发育的前两周胚胎形成了很多的胚外组织，这些组织在我们出生之后，不存在我们个体里边。有4种胚外组织，你可以理解为4个配角，胚胎细胞是主角。我们新发现，这4个配角每个功能都不太一样。我们其实就是在体外再模拟了这4种配角对于胚胎发育的一个空间位置。】

在此基础上，团队通过模拟胚盘的物理生理状态，成功构建出与人类真实胚胎中胚盘结构相似的体外类胚盘模型，并且清晰再现了天然胚胎中伴随原肠运动过程中细胞迁移与命运转变的关键事件。

更令人振奋的是，研究人员将这些类胚盘结构进一步悬浮培养时，超过80%能够继续发育，自发伸长、变厚，形成更立体的胚胎样结构。单细胞转录组分析显示，这些结构内的主要细胞类型，与受精后约21天的人类真实胚胎高度相似。于乐谦介绍，它们内部出现了神经管，这是脑和脊髓的最早期雏形；形成了原始肠管，从中可以找到未来肺、肝、胰等器官的前体细胞。

【于乐谦：我们帮它继续培养，形成原始肠管。原始肠管其实就是一个管子，它是一个内胚层，靠这个胚层形成一个管子，肺、肝胆、胰、肠都会在这个管子上形成，体轴也会形成，它有头尾轴，有背腹轴，具有结构性了。所以它在结构层面上和细胞的类型层面上都会进行发育。】

不仅如此，原始心腔区域还表现出自主、有规律的节律性搏动，这正是生命最早期的心跳。这是世界首次在人工胚胎中精准模拟了原条结构的形成，在体外重现了人类原肠运动发生过程。

导语：团队成功构建的人类胚盘样原肠模型与真实的原肠模型相似度如何？它的成功构建将为再生医学提供怎样的助力？继续来听报道。

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论文通讯作者、于乐谦中国科学院动物研究所研究员表示，研究结果表明，该模型虽与人类自然胚胎仍存差异，但能够在体外进一步发育为高度类似早期人类胚胎的复杂结构，为研究原肠运动以及早期器官形成与病理异常机制，以及体外大规模制备用于再生医学的器官种子细胞提供了全新路径。

【于乐谦：原肠运动它是一个很经典的发育“黑箱”，我们完全没办法研究它，但是我们现在有了这个机会，就可以去窥探这个黑箱里边的一些事情了。另外一个方面，就是做器官修复或者器官再生。怎么去造好的细胞？比如说我们想去造一个心肌细胞或者是一个胰岛细胞，我们得在体外先造出来这些细胞，它有功能才能去做移植。这些器官的前体细胞在原肠运动就开始形成了。那么我们做的这个模型有可能就是一个很好的生产器官种子细胞的工厂。】

团队构建的人类胚盘样原肠模型发育出心跳的信号，但于乐谦坦言，发育到这个程度的概率比较低。他表示，未来他们将优化升级这个模型，动态追踪器官发生全程，从而实现人类功能器官种子细胞的大规模与模块化体外制备，进而推动人类器官制造与再生医学发展。

【于乐谦：21天再往后培养它会出现一个节律性的调整，但是概率是比较低，就证明还是有瓶颈，还需要继续进一步提高。接下来计划我们希望这个模型能够更好。现在它只是第一个版本，我们后面还要去升级它，让它在器官形成的程度上能够更好。看看能不能再往下发育，因为现在只是各种器官的前体细胞出现了，但是真正到往后具有功能的器官还有一段时间。】

当原肠运动的“黑箱”终被点亮，生命蓝图便不再只是天书。或许有一天，我们能在培养皿中重演造物的奇迹，人类将亲手执笔续写属于自己的创世记。