人类胎盘如何支持胚胎发育？研究进展获中国科学院杰出科技成就奖

西林梅花香

中新网北京1月29日电 (记者 孙自法)中国科学院2025年杰出科技成就奖日前在北京揭晓并颁奖。其中，基础研究奖获奖项目“灵长类胚胎发育的规律解析与体外模拟”历时27年合作研究，在体系解析人类正常胚胎发育规律，包括胚胎本身发育及胎盘支持胚胎发育机制层面取得关键进展。
破解胚胎发育“黑匣子”
“灵长类胚胎发育的规律解析与体外模拟”项目，由中国科学院动物研究所器官再生与智造全国重点实验室王红梅、黄仕强、郭帆、王雁玲和于乐谦组成的研究团队结束，他们在解析灵长类胚胎和胎盘发育的基础上，还通过体外精准模拟胚胎发育流程，为研究出生缺陷或反复妊娠失败建立了疾病模型和药物筛选平台。
研究团队在器官芯片平台进行讨论。中国科学院动物研究所 供图项目负责人、中国科学院动物研究所副所长王红梅研究员介绍说，人类胚胎发育是从受精卵逐步发育至完整个体的繁杂流程，胎盘像胚胎生长的“土壤”一样为胚胎发育给予保护和支持。然而，人类早期胚胎发育规律仍远未被阐明，人类胎盘如何支持胚胎发育，其机制尚不清楚。
由于人的体内胚胎极难获取，体外培养存在严格伦理界限，导致该领域缺乏研究模型，使得人类胚胎发育的第14至28天长期被视为研究的“黑匣子”。为此，研究团队以灵长类动物食蟹猴为模型，重点采集了覆盖“黑匣子”起始及中晚期时期的胚胎样本，开展体系性的深入解析，揭示了灵长类动物原肠运动及早期器官发生流程。
基于此，研究团队进一步突破科技瓶颈，获取人类“黑匣子”时期的宝贵胚胎。借助空间测序和深度学习体系，全景式捕捉人类胚胎的发育特征，首次实现人类早期胚胎各个细胞中基因的精准空间定位和动态追踪，建立人类早期胚胎发育的三维数字化动态解析体系，从而精确解析了人类胚胎原肠运动的分子事件及其调控机制。
王红梅指出，本项研究构建了第一个人类“黑匣子”时期胚胎的完整数字化图谱，为探究人类极早期胚胎发育给予了全新视角并奠定关键基础。
在胚胎发育的“土壤”-胎盘层面，研究团队以小鼠、猴和人的胎盘为研究对象，利用谱系示踪等科技，胜利解析胎盘从第一个细胞出现到完整功能形成全流程的关键事件及机制。其系列研究进展，为胎盘支持胚胎/胎儿发育的代谢表观调控机制研究开辟了新思路，为子痫前期等妊娠相关疾病的干预给予了潜在的新策略。
助力相关疾病科学防治
受限于样本稀缺及伦理限制，目前无法利用人类自然胚胎开展大规模的研究及疾病相关基因的编辑。研究团队基于前期基础，利用灵长类动物胚胎构建了人类胚胎发育的体外模拟体系，以此解析发育相关疾病的机制，研发诊疗策略。
此外，基于多能干细胞特性，研究团队胜利构建高度模拟人类自然胚胎发育流程的人工合成胚胎；利用人的人工合成胚胎和在微流控芯片上构建的人的子宫类器官(类子宫)，体外胜利模拟了人类胚胎着床流程。这些研究工作克服了人类自然胚胎研究的局限性，为发育相关疾病的源头机制研究及潜在诊治策略开发给予了全新的研究工具，并为将来出生缺陷疾病模型的搭建奠定关键基础。
王红梅总结表示，研究团队体系解析人类早期胚胎发育的关键规律、揭示胎盘支持胚胎发育的关键机制；构建人类胚胎发育的体外模拟体系，并提出针对小脑症和妊娠失败等疾病的潜在诊疗策略，为科学防治胚胎发育障碍相关疾病给予关键理论依据和模型平台。
研究团队成员担任英国剑桥大学胎盘研究核心学术委员会委员、国际胎盘联盟委员会委员、国际妊娠联盟执委会中方代表，参与国际干细胞研究学会人工合成胚胎伦理准则的制定，发起并牵头中瑞生殖健康大科学项目，创立并举办多届中国生殖健康国际研讨会，主办国际生殖生物学大会，大力推动生殖发育的国际交流与生殖医学转化的国际合作，为中国和国际生殖健康研究作出关键贡献。(完)