四川
很多人日常忙到連軸轉，很少停下來想過 “我究竟是怎么來的”。但其實從精子卵子結合的那一刻起，短短 270 天里，一個受精卵會變成由 10 的 13 次方級細胞組成的復雜生命體，任何一個環節出錯，都可能埋下出生缺陷、遺傳性疾病的伏筆。
今天我們就聊聊科學家們苦苦探索的胚胎發育黑匣子 —— 人類還未完全解鎖的那段關鍵階段。
【被鎖死的發育黑匣子】
原腸運動是胚胎發育最重要的轉折點，會形成外、中、內三個胚層，最終長出心臟、腎臟等所有器官的雛形
這個過程發生在胚胎發育第 14 天到 28 天之間，幾乎沒人能在這個階段發現自己懷孕，所以無法獲取人體胚胎做研究。
“14 天倫理紅線，是人類胚胎研究不能觸碰的底線”，即使是輔助生殖留下的凍存胚胎，體外培養也不能超過 14 天。
上世紀 1999 年，我還是一名博士生，課題就是研究獼猴胚胎如何在母體子宮著床。為了收集獼猴晨尿，我每天摸黑在猴山擺放薏米見方的鐵尿盤，不敢開燈怕嚇走猴子，四十多天的煎熬反倒攢下了扎實的研究經驗。
既然無法獲取人體胚胎，我們就將目光投向了和人類基因相似度最高的非人靈長類 —— 獼猴。
早期的體外培養是二維體系，獼猴胚胎最多只能培養到 20 天。團隊里的學生就像金牌月嫂，反復調整溫度、氧氣濃度、營養配比，失敗了無數次，終于在 2018 年成功將 7 天左右的食蟹猴胚胎培養到了 20 天。
這項成果 2019 年發表在《Science》上，被期刊評價為 “目前靈長類胚胎體外培養最長時長記錄”，就連《Nature》也專門報道了這項研究。
但 20 天的胚胎還不足以揭開原腸運動的全部秘密，團隊又升級了培養體系，改成三維立體模式，為胚胎提供更接近子宮的生長環境。又經過幾年的摸索，最終把獼猴胚胎培養到了 25 天。
我們首次在體外觀察到原腸運動中期、晚期的關鍵事件，以及神經管閉合、早期運動神經元生成等早期器官發育過程，這項成果登上了《Cell》封面，再次刷新了靈長類胚胎體外培養的世界紀錄。
無論是體外培養的獼猴胚胎，還是采集的體內胚胎，都只能有限地揭開黑匣子的一角。想要大規模研究胚胎發育，必須找到更高效的工具，人工胚胎由此走進了科研視野。
所謂人工胚胎，就是用干細胞作為原材料，體外自主組裝出能夠模擬正常胚胎發育不同階段的合成生命體。有了人工胚胎，科研就能從 “手工制作” 邁向 “工業化量產”，不再受限于珍貴的天然胚胎。
曾經的 “海豹兒” 慘案給我們敲響了警鐘：上世紀 60 年代，孕婦服用的鎮靜劑沙利度胺能顯著緩解孕吐，卻導致全球八千多名嬰兒患上肢體畸形。
如果當時能用人類人工胚胎做毒性測試，這場悲劇或許就能避免。如今科學家已經用小鼠、人類的人工胚胎完成了沙利度胺的毒性驗證，精準發現它對人類胚胎的致畸作用。
我們團隊也結合人工胚胎和芯片技術，打造了微型人造子宮，用于解決輔助生殖領域反復植入失敗的難題。
我們從子宮內膜受損患者身上提取少量細胞，構建出微型子宮芯片，再將人工胚胎植入其中，篩選出能改善子宮內膜環境的藥物，已經幫助 3 名患者成功實現了胚胎植入。
當然，人工胚胎也不是萬能的，也有嚴格的倫理準則：不能無限期體外培養，不能將人類人工胚胎植入人體或其他物種體內，畢竟我們的研究目標是解開生命密碼，而非 “造人”。
除了地面上的研究，我們還借助天舟八號和神舟二十一號將小鼠胚胎送上太空，探索太空環境對生命發育的影響。
胚胎發育的 270 天，藏著人類生命起源的全部秘密，我們目前摸到的只是冰山一角。從體外培養獼猴胚胎到人工胚胎技術的突破，每一步都在拉近我們和生命真相的距離。
未來，這項研究或許能助力出生缺陷篩查、藥物毒性測試，甚至為不孕不育家庭帶來新的希望，但前路漫漫，仍需要無數科研人繼續深耕。
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