再发Nature：清华大学丁胜团队从非生殖细胞创造生命，化学诱导胚胎模型，长出跳动心脏

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

生命的发育，有一个令人着迷的起点——一枚受精卵，蕴含着发育为完整生命个体的潜能，它是真正的全能干细胞（TotiSC）。

从“一”到“万物”，这个复杂而有序的世界，如何从最初的起点徐徐展开？这是人类千百年来的追问，也是清华大学药学院丁胜教授团队十年来持续探索、不断求解的科学命题。

2022 年 6 月 21 日，清华大学药学院丁胜团队（丁胜、刘康、马天骅为论文共同通讯作者，胡妍妍、杨媛媛、谭彭丞为论文共同第一作者）在国际顶尖学术期刊Nature发表了题为：Induction of mouse totipotent stem cells by a defined chemical cocktail 的研究论文【1】。

研究团队发现了一种全新的药物组合——TTNPB、1-Azakenpaulllone、WS6，这三种小分子药物组合（TAW），可以将小鼠多能干细胞（PSC）诱导成具备转变为完整有机体潜能的全能干细胞（TotiSC），而且可以在实验室中保持这些诱导的细胞的全能型（胚内和胚外分化潜力）。研究团队将这类细胞命名为——ciTotiSC（chemically induced totipotent stem cell，化学诱导的全能干细胞）。这些细胞在转录组、表观基因组和代谢组水平上类似于小鼠全能二细胞胚胎细胞。

这项研究提供了一个明确的化学药物组合，在体外定向诱导产生全能干细胞，从非生殖细胞中创造生命，从而开启了一个全新的生命创造研究领域。

上述研究提供了一个创新的替代路径——从更成熟的细胞（而非生殖细胞卵子和精子）获取生命最早的起始细胞。然而，从这种单个诱导的非生殖细胞类型（例如ciTotiSC）中忠实启动胚胎发生的能力（类似于全能性卵裂球），仍然是发育生物学和合成生物学中的重大挑战。

2026 年 10 月 13 日，丁胜团队（丁胜、马天骅为论文共同通讯作者，吴华为论文第一作者）再次在Nature期刊发表论文：Modelling mouse embryogenesis from chemically induced totipotent stem cells【1】。该研究实现了仅从化学诱导的全能干细胞（ciTotiSC）建模小鼠胚胎发生。

该研究建立了能够在体外持续发育小鼠胚胎模型（Embryo Model，EM）的条件，仅从ciTotiSC（化学诱导的全能性干细胞）出发，即可跨越着床前的桑葚胚、囊胚以及后原肠胚阶段，并同时包含胚胎和胚外组织结构。

这些 ciTotiSC 可自发组织成囊胚样结构，在形态和谱系分离方面均与天然囊胚高度相似。由此产生的ciTotiSC 来源的胚胎模型（ciToti-EM）成功经历了包括原肠胚形成、胚胎轴建立、造血及早期器官发生等关键发育阶段，与胚胎第 8.5 天（E8.5）的自然胚胎（Natural Embryo，NE）极为相似。

ciToti-EM 的生成与植入前自组织

此外，延长培养后，ciToti-EM 中还发育出了功能性的心脏组织，其特征与 E10.5 的天然胚胎高度一致——心脏组织开始有节律地收缩，血管逐渐形成网络，血细胞也进入正在发育的心脏区域……这也意味着，一个复杂的生命系统，正在从单个细胞徐徐展开。

ciToti-EM 中的心脏和心血管系统分析

这些发现表明，单个诱导细胞类型——ciTotiSC，具有自主重现小鼠早期胚胎发生全过程的非凡能力。该研究建立的ciToti-EM系统为研究哺乳动物胚胎发育提供了强有力的新模型，并为利用非生殖系细胞创造多细胞生物开辟了新途径。

丁胜教授

丁胜于 1999 年在美国加州理工学院获得化学学士学位，于 2003 年在斯克里普斯研究所获得化学博士学位。在 2003-2011 年间在斯克里普斯研究所化学系任职助理教授、副教授。2011 年在美国加州大学旧金山分校药物化学系任职冠名资深研究员及教授。2016 年，清华大学成立药学院，丁胜任清华大学药学院首任院长。

早在 2008 年，丁胜就率先开展了使用化学小分子诱导多能干细胞的研究，他也是 开发和应用全新化学手段研究干细胞和再生医学的引领者，一直致力于发现和鉴定可以调控细胞命运和功能的小分子化合物。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04967-9

https://www.nature.com/articles/s41586-026-11164-5