浙江
哺乳动物早期胚胎体外模拟，是发育与合成生物学领域亟待突破的难题。2026年10月15日，清华大学丁胜、马田华团队完成题为 Modelling mouse embryogenesis from chemically induced totipotent stem cells 的研究，他们利用化学诱导全能样干细胞，搭建小鼠胚胎体外培养体系，实现从全能细胞到器官发生阶段的连续体外胚胎发育。
研究团队把 ciTotiSCs 放置于非黏附微孔，搭配定制化的囊胚形成培养基，细胞聚集体可以发生致密化，逐步形成桑椹胚样结构，并且进一步自组装成囊胚样胚胎模型，这类模型拥有形态正常的滋养层、内细胞团和原始内胚层谱系，囊胚腔占比、细胞谱系分离情况，和小鼠天然囊胚的各项特征高度匹配，70% 以上的细胞聚集体能够形成合格的囊胚样结构。单细胞转录组数据，也记录了从全能状态向着囊胚三大谱系逐步分化的转录动态变化。
完成囊胚阶段的构建后，他们将 ciToti‑EMs 转入着床后胚胎培养体系，胚胎模型会继续发育出卵圆柱结构，建立胚胎前后轴，并且启动原肠运动。体外构建的胚胎模型，可形成内脏内胚层、胚外外胚层等胚外组织，也能生成原条、确定内中外三个胚层，单细胞测序比对的结果，证实模型内部各类细胞的转录组，和 E6.5 至 E7.5 天然小鼠胚胎的细胞转录特征保持高度的重合，部分胚胎模型可以发育至对应 E8.5 的早期器官发生阶段。
经过滚轮培养体系的延长培养，ciToti‑EMs 能够产生神经褶、体节、原始生殖细胞、卵黄囊血管网络，原始生殖细胞离体后，还可以完成表观重编程，启动减数分裂过程。胚胎模型的卵黄囊内会出现血岛结构，产生红系前体细胞和巨噬细胞，造血祖细胞可在甲基纤维素培养体系中形成对应的造血集落。延长培养到第 12 天的胚胎模型，还能分化出带心房、心室分区的功能性心肌组织，心肌组织可以出现房室时序性的节律搏动，细胞图谱也复刻出 E10.5 天然胚胎心脏的全部主要细胞类群。
这套 ciToti‑EM 体外系统，依靠单一化学诱导全能干细胞起始，完成小鼠早期胚胎的连续体外重演，该体系可用于哺乳动物胚胎发育机制解析，也会为再生医学相关研究，提供可用的体外实验平台。
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