想象一下，科学家在实验室复刻出人类胚胎早期发育全过程，看清器官最初如何形成，为先天缺陷、器官再生找到全新研究钥匙。近日，北京干细胞与再生医学研究院/中国科学院动物研究所于乐谦团队与合作者系统解析了不同胚外组织在原条样结构形成过程中的互作与调控，研究成果发表于《Cell》，全球首次在体外精准模拟人类原肠运动全过程，填补人类胚胎发育关键研究空白。

DOI:10.1016/j.cell.2026.05.045

破解发育核心谜题，搭建全新体外研究平台

人类胚胎受精3周左右会启动原肠运动，长出头尾、背腹结构，分化出心、肝、神经等所有器官前体细胞，是人体发育最关键阶段。但受精14天后胚胎样本获取受限，原条如何启动、器官如何有序生成，长期是发育生物学“黑箱”，也制约先天性疾病、再生医学研究。

过往人工胚胎模型无法区分羊膜、滋养层、胚外中胚层三类胚外细胞，难以还原真实胚胎微环境。团队首次厘清三类胚外细胞分工：类羊膜细胞启动原肠分化；滋养层干细胞防止细胞无序分化；胚外中胚层干细胞引导新生器官细胞定向迁移。

依托这套细胞互作规律，科研团队构建人类胚盘样原肠模型（disc-Gastruloid），复刻天然胚盘空间结构，72小时可长出沟槽状类原条结构，清晰再现了天然胚胎中伴随原肠运动过程中细胞迁移与命运转变的关键事件。延长培养后超80%模型自发形成带前后、背腹轴向的三维胚胎样结构，长出神经管、原始肠管、原始心腔等多类器官雏形，细胞表达图谱与受精后约21天自然胚胎高度近似。

Disc-Gastruloid 模型示意图

多重价值，打通生命科学转化新路径

这项突破不仅在基础研究层面搭建了无伦理限制的体外胚胎研究体系，使科学家得以直观解析原肠运动的时空调控机制，揭开人体早期身体构型形成的底层逻辑；更在临床医学与再生医学领域展现出广阔前景——它可用于溯源胎儿畸形、早期流产等先天缺陷的发病机理，替代动物模型开展疾病机制与新药安全性测试；同时，该模型能批量制备心肌、神经、肝脏等器官的种子细胞，为体外人工器官构建和细胞治疗提供稳定、可靠的细胞来源，推动前沿生命科学成果向临床应用落地转化。

扎根怀柔科学城，赋能前沿突破

中国科学院动物研究所在怀柔科学城布局建设国家重大科技基础设施人类器官生理病理模拟装置（HOPE）。该装置秉持“造元件、组系统、仿功能”的核心思路，能够模拟多遗传背景、多复杂器官联合及多功能状态，打造面向生命科学、药物评价、再生医学和特殊应用等领域的开放式、场景化研究平台，有望推动生物医药领域的变革性发展。装置于2024年1月启动建设，预计2028年底投入运行。通过持续产出具有世界影响力的原创成果，HOPE装置将助力怀柔科学城建设成为国际领先的干细胞与生命健康创新高地。