哺乳動物胚胎的發育始于受精卵，歷經卵裂、合子基因組激活（ zygotic genome activation ,ZGA） 和細胞命運決定形成囊胚，并在著床后進一步啟動原腸運動和早期器官發生。然而，由于人類和非人靈長類早期胚胎樣本極度稀缺且受限于倫理規范，如何在體外連續重現靈長類早期胚胎發育 仍 是重大挑戰。近年來，盡管囊胚樣結構、原腸胚樣結構等體外胚胎模型 相繼建立 ，但大多局限于還原特定的發育階段。此前，北京大學杜鵬課題組創新性地利用剪接體抑制策略，先后建立小鼠和人全能性卵裂球樣干細胞【 1-3】 ，并證實其具備作為 “ 種子細胞 ” 開啟早期胚胎發育的巨大潛力。能否在更接近人類的非人靈長類體系中，建立可連續模擬早期胚胎發育直至器官發生的體外模型，成為一個更具挑戰性的前沿命題。

2026 年 6 月 10 日，北京大學生命科學學院杜鵬教授課題組在Cell上在線發表了題為Continuous modeling of primate embryogenesis from totipotency to early organogenesis的研究論文。該研究實現了食蟹猴全能性卵裂球樣干細胞（cynomolgus totipotent blastomere-like cells，cTBLCs）的長期穩定培養，并以此為突破口建立了一套類胚胎培養體系，在體外重現了靈長類胚胎發育從全能樣狀態到早期器官發生的關鍵過程。

該研究通過優化培養 體系 ， 將食蟹猴多能干細胞重編程為 cTBLCs ， 該細胞可以長期穩定傳代，并呈現出區別于傳統多能干細胞的分子特征 : 多能性相關基因被明顯沉默，而合子及 2–4 細胞中特異富集的基因被廣泛激活 。 小鼠胚胎嵌合實驗表明 ， cTBLCs 具有胚內和胚外雙向發育潛能 ， 無論 是 單細胞還是多細胞注射 ， cTBLC s 均可 貢獻 到 囊胚階段 的 上胚層、滋養層和原始內胚層譜系 ；后續體內發育 結果 顯示， cTBLC s 來源細胞可貢獻到胎兒、胎盤 和卵黃囊等組織。 在三維培養體系中， cTBLCs 可在不依賴外源信號誘導的條件下自發形成囊胚樣結構。

圖 1：cTBLCs全能樣分子特征與胚內/ 胚外發育潛能

進一步分析發現， cTBLCs 向囊胚樣結構發育過程中會經過 8 細胞 / 桑椹胚樣中間狀態（ 8-cell/morula-like cells ， 8CMLCs ）。該狀態伴隨細胞致密化和極性建立，并呈現出以 DDIT3 、 GADD45A 、 BTG1 、 SESN2 等為核心的調控網絡。 值得注意的是， 8CMLCs 并未激活經典的 ZGA 相關基因，但仍可 繼續 分化并 產生 上胚層、滋養層及原始內胚層等早期細胞譜系。 這表明，該 體系 可在不依賴 經典受精 后 復雜的基因組 “ 重啟 ” 事件 的情況下，啟動 早期發育程序。

圖 2:cTBLCs向囊胚樣結構發育過程中經過8CMLC 中間狀態

隨后，作者對 cTBLC s 來源 的 類囊胚進行長期培養，發現其可繼續發育至著床后、原腸運動和早期器官發生階段。類胚胎逐步形成雙層胚盤樣結構，并建立羊膜腔樣、卵黃囊樣和滋養層相關結構；隨后，原條樣結構出現，類胚胎進入三胚層形成階段。進一步優化培養條件后，類胚胎繼續發育，胚 體 彎曲折疊，出現神經管樣結構、區域化腸內胚層、遷移態原始生殖細胞樣細胞、心臟中胚層以及節律性搏動的心管樣結構等早期器官發生相關特征。單細胞測序與胚胎數據整合分析表明， 第 22–23 天的 類胚胎 整體上對應于食蟹猴 胚胎 的 早期器官發生 時期。

圖 3:cTBLC來源類胚胎繼續 發育至早期器官發生階段

綜上，本研究以cTBLCs為起點，建立了可連續模擬靈長類胚胎樣結構從全能性狀態到早期器官發生過程的體外體系。該體系不僅拓展了現有靈長類胚胎模型的發育窗口，也揭示了一套獨立于經典受精相關事件的發育啟動程序。

圖 4:從全能性到早期器官發生階段的靈長類胚胎樣結構 的體外重現

北京大學生命科學學院 / 北大 - 清華生命科學聯合中心 / 北京大學核糖核酸北京研究中心 的杜鵬 教授、 中國科學院動物研究所焦建偉研究員為 本研究 的通訊作者。 清華大學生命科學學院 博士研究生 鄭薇，北京大學生命科學學院博士后彭冰 和 博士研究生陳子琳 為本文的并列第一作者。 北京大學前沿交叉學科研究院 博士研究生 黃康 溦 ，生命科學學院博士研究生齊月堯 和已出站博士后?；勖?， 申輝對本文有重要貢獻。美國西南醫學中心吳軍教授 為本研究提供了重要指導與幫助。

https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.05.023

制版人： 十一

參考文獻

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2. Li, S., Yang, M., Shen, H., Ding, L., Lyu, X., Lin, K., Ong, J., and Du, P.(2024). Capturing totipotency in human cells through spliceosomalrepression.Cell187, 3284–3302.e23. https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.05.010.

3. Peng, B., Wang, Q., Zhang, F., Shen, H., and Du, P. (2025). Mouse totipotentblastomere-like cells model embryogenesis from zygotic genome activation to post implantation.Cell Stem Cell32, 391–408.e11. https://doi.org/10.1016/j.stem.2024.12.006.

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