上海
人类胚胎在着床前后的发育涉及快速而精细的细胞命运决定。由于样本获取、技术和伦理限制，这一阶段一直难以直接研究。近年来，研究人员利用干细胞构建出在形态和细胞组成上类似人类囊胚的类囊胚（blastoids），为研究早期人类发育提供了新的实验模型。然而，外形相似并不意味着其细胞在分子身份和发育进程上与天然胚胎一致。因此，如何系统评估不同类囊胚模型的生物学真实性，是该领域亟需解决的问题。
近日，澳大利亚悉尼大学杨鹏翼团队在Cell Systems发表了题为Systematic transcriptomic evaluation of blastoid models of early human development的研究论文。该研究整合并整理了来自五项公开研究、超过14,000个单细胞的转录组数据，构建了人类早期胚胎细胞身份和谱系分化的参考图谱，并以此系统评估由四种不同方案生成的类囊胚模型。
研究团队首先对覆盖多个发育时间点的人类胚胎单细胞转录组数据进行整合和统一注释，建立了约从胚胎第4天至第19天的分子参考图谱。该图谱涵盖囊胚的三个主要细胞谱系：形成胚胎本身的上胚层（epiblast）、参与形成胎盘的滋养层（trophoblast），以及参与形成卵黄囊等支持组织的下胚层（hypoblast）。
在此基础上，研究人员建立了一个多维度评估框架，从细胞谱系覆盖度、细胞身份真实性和谱系分化进程等方面，将不同类囊胚模型中的细胞与人类胚胎参考图谱进行比较。该框架不仅判断模型是否产生了预期的细胞类型，还进一步评估这些细胞的分子特征是否接近真实胚胎细胞，以及它们是否处于适当的发育阶段。
分析显示，不同类囊胚模型之间存在明显差异。一些模型能够相对较好地再现囊胚的三个主要细胞谱系，而另一些模型对特定谱系的再现较弱，或包含较多无法可靠匹配到人类胚胎参考图谱的细胞。没有任何一种模型在所有评估维度上都完整复现天然人类囊胚。
研究还表明，同一模型在不同细胞谱系和发育特征上的表现可能并不一致。因此，不存在适用于所有研究问题的单一“最佳”模型。研究人员应根据具体的生物学问题选择合适的类囊胚模型，并明确该模型能够可靠模拟的发育过程及其局限性。
与仅依据显微镜下的形态判断模型质量不同，该研究从单细胞基因活动的角度提供了可量化的比较标准。这种参考图谱驱动的评估方式有助于研究人员识别模型中准确再现和仍需改进的部分，从而指导类囊胚生成方案的优化，并避免得出超出模型能力范围的结论。
需要指出的是，类囊胚是用于科学研究的干细胞模型，并非真实人类胚胎。该研究主要评估模型在单细胞转录组层面的保真度，并不意味着这些模型在三维组织结构、功能或与母体环境的相互作用等所有方面都等同于天然胚胎。
该研究由儿童医学研究所计算系统生物学团队牵头完成。Siqu Long和Hani Jieun Kim为共同第一作者，Hani Jieun Kim和Pengyi Yang（杨鹏翼）为共同通讯作者。研究团队还包括儿童医学研究所胚胎学研究团队、澳大利亚Garvan医学研究所及美国国立卫生研究院环境健康科学研究所的合作者。研究产生的参考数据和评估资源已公开，供研究人员用于分析和比较未来开发的类囊胚模型。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cels.2026.101738
数据与评估资源：https://zenodo.org/records/21986896
制版人：十一
学术合作组织
（*排名不分先后）
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