重现生命最初模样

对人类来说，还有什么比出生、死亡或婚姻更重要的吗？

科学家认为有。早期胚胎发育与生命起源有关，一直是生物学研究的热点和难点。特别是，促进细胞有序迁移和分化为三个胚层的原肠运动，被认为是包括人类在内的灵长类动物发展的里程碑事件。

北京时间11月1日，美国《科学》杂志在网上公布了中国科学院动物研究所研究员王红梅、中国科学院干细胞与再生医学研究所研究员李雷、中国科学院昆明动物研究所研究员郑平的研究团队共同开展的一项研究工作。他们在体外复制了非人灵长类动物的胚胎发生，最终揭开了这一过程的神秘面纱，为研究灵长类动物早期胚胎发育过程奠定了重要的研究基础。

比生与死更重要

原肠运动作为胚胎发育中最重要的事件之一，是一个古老而神秘的研究领域。哺乳动物胚胎在输卵管中经历一系列分裂和分化形成胚泡。随后，胚泡迁移到子宫进行植入。植入前后，胚胎中的一些细胞开始移动、重新排列和分化，开始原肠的运动并形成内、中、外三个胚层。

"原肠运动为胚胎体轴的建立和器官发育奠定了基础."该论文的交流作者之一王红梅说，“如果最初的排便异常，通常会导致重大疾病，如妊娠失败和出生后的器官缺陷。”

由于原肠运动在生命发展中的重要作用，英国著名发育生物学家路易斯·沃尔伯特曾经说过:“人一生中最重要的时刻不是出生、结婚和死亡，而是原肠运动。”

然而，尽管其意义不言而喻，但研究原肠运动并不容易。起初，发育生物学家从简单结构的低等无脊椎动物如海绵、水母、海胆、线虫和果蝇开始，然后过渡到高等脊椎动物模型动物如斑马鱼、非洲爪蟾和小鼠，逐渐揭示了原肠运动的机制。

“然而，这些模型动物毕竟与人类大不相同。即使是哺乳动物的小鼠，其早期胚胎也与灵长类动物明显不同。该论文的通讯作者之一李磊告诉《中国科学报》记者，“小鼠胚胎的上胚层着床后形成杯状结构，而灵长类动物形成双层胚层状结构。因此，我们很难将老鼠的研究成果推广到人类身上。”

在“14天红线”之外

2016年，来自纽约剑桥大学和洛克菲勒大学的研究人员分别宣布，他们在体外培养人类胚胎，直到受精后12到13天。2019年8月，根据报道的胚胎培养策略，北京大学科研团队再现了胚胎形态的动态特征。有证据表明，胚胎可以在没有母体组织参与的情况下发育至第12至14天。

根据国际伦理标准，上述研究人员都在第14天终止了体外胚胎培养实验。

然而，胚胎原始运动实际上发生在“14天伦理红线”之外，这使得迄今为止对灵长类胚胎原始运动的科学研究非常有限。

“因此，我们想知道我们是否可以用接近人类遗传和进化的食蟹猴作为模型动物来研究这种生命发展过程，同时避免14天的伦理限制。”王红梅说。

自2011年以来，王红梅、李雷、郑平等科研团队得到了中国科学院两个战略性科技试点项目的支持，建立了非人灵长类胚胎体外培养体系。在前期技术积累的帮助下，研究人员成功地在体外培养了食蟹猴胚泡，直至原始运动出现，并进一步发育至受精后20天，首次证明了灵长类胚胎在没有母体支持的情况下可以在体外发育至原始运动，并再现了灵长类早期胚胎发育的几个关键事件。

该研究为探索灵长类早期胚胎发育和原肠运动开辟了一个全新的研究平台，为临床药物研发和人类早期胚胎发育异常等重大疾病的再生医学开发提供了一个潜在的新工具，也为人类深入了解胚胎发育机制和探索体外生命提供了重要数据。

不孕症的新希望？

数据显示，目前我国不孕不育的发生率超过15%，早孕失败率超过30%，出生缺陷的发生率为5.6%。这意味着，平均每八对育龄夫妇中就有一对不育。几乎每30秒钟，一个有缺陷的孩子在我们国家出生。

这一严峻的现实使得学术界对这一成果的临床价值充满了期待。

中国工程院院士、北京大学第三医院院长巧姐评论说:“猴子被认为是研究人类生理和病理的可靠动物模型。猴植入后发育体外培养体系的建立为研究灵长类植入后胚胎发育过程提供了平台。这将大大提高我们对灵长类动物和早期人类胚胎发育及相关疾病的认识，特别是为探讨不良妊娠和胎儿畸形的原因打下良好的基础。”

南京医科大学的沙家豪教授说:“这种灵长类动物体外原肠胚形成模型系统的建立可用于从精子、卵子和子宫中筛选致死和致畸因子。它还能帮助我们了解早期胚胎细胞分化，优化和改进辅助生殖技术，为临床治疗不孕症和预防出生缺陷提供基础理论指导，并开发新的治疗方法。”

他还希望，当他在学校教授组织学和胚胎学时，他能自豪地告诉学生，中国科学家做出了贡献。