生命如何从一个起点逐步展开为复杂整体，是发育生物学的核心问题。清华大学丁胜教授团队一项最新研究表明，从一种人工诱导的全能性细胞出发，研究人员可构建出连续发育的小鼠胚胎模型，使其跨越囊胚、原肠运动和早期器官形成等阶段，并出现血管与血液、生殖系以及具有节律性收缩的心脏等组织。

相关成果10月14日发表在国际学术期刊《自然》。丁胜介绍，这项研究的起点是一种可以从体细胞人工诱导出的全能性细胞。“它不仅能够产生胚内和胚外的多种细胞，还能够让这些细胞按照相应的时序、在相应的空间位置出现，并通过彼此之间的相互作用，逐步自我组织成一个复杂、具有多种生命活动特征的整体。”

在研究过程中，随着小鼠胚胎模型不断发育，胚胎组织和支持胚胎发育的胚外谱系在相应位置出现，身体的前后轴逐渐建立，神经褶开始形成，血管和血液、生殖系和心脏组织也相继出现。影像、组织学分析和单细胞测序显示，胚胎模型在多个关键细胞类型、空间结构和发育时序上，均与相应阶段的天然小鼠胚胎接近。

随着整体发育，心脏组织逐渐出现空间有序的心房样和心室样区室，并开始出现有节律、彼此协调且具备不同心脏区室特征的收缩；卵黄囊样组织形成血管网络和血岛，造血祖细胞随之出现，并产生红细胞、母细胞和巨噬细胞。模型中还形成了原始生殖细胞，转入专门培养体系后，这些前体细胞进一步成熟，并显示出进入减数分裂早期阶段的能力。

研究人员同时指出，这项工作尚未产生完整个体，随着发育推进，模型继续发育的效率明显下降，一些结构也仍与天然胚胎存在差异。但专家认为，这一框架将帮助科学家研究这类人工诱导的全能性细胞如何产生众多彼此协调的现象，早期发育为何会失败，以及具有功能的组织和器官如何共同形成。