這是有史以來的第一次，人類在體外構建出了完整的人囊胚樣結構。

北京時間3月18日凌晨，國際頂級學術期刊《自然》(Nature)刊發這一重磅突破。來自澳大利亞莫納什大學解剖與發育生物學系教授Jose M. Polo團隊，以及美國得克薩斯大學西南醫學中心助理教授吳軍等人率領的團隊，采用不同的路徑體外構建出人囊胚樣結構，并各自發表了論文。

這兩項突破性的工作，或將讓人類胚胎的早期發育過程多了進一步深入探究的可能性。吳軍在接受澎湃新聞(www.thepaper.cn)記者專訪時表示，“目前對于人們來說，人類胚胎早期發育過程還是一個‘黑盒子’。”

我們對于胚胎發育的了解，大多是還是來自于對小鼠等各種模式生物的研究。究其原因，吳軍分析，“這主要是因為兩點：一、使用胚胎進行研究，涉及很多倫理問題。二、能夠用于研究的人類胚胎主要來自于采取人工授精治療后的夫婦，將多余的胚胎捐贈用于研究。”然而，這些稀有的胚胎數量，遠遠達不到進行深入研究的需求。

包括吳軍在內的科學家早就開始設想，如果能夠在體外獲得一種類似于人類胚胎的結構，這將同時解決上述的兩個問題，使科學家們更加廣泛深入的研究人類早期胚胎發育變為可能。

值得注意的是，就在4年之前的2017年2月，彼時還是美國索爾克生物研究所研究員的吳軍及其合作團隊在頂級學術期刊《細胞》(Cell)發表了另一項研究，他們把人類干細胞注入豬胚胎中，首次成功培育出人豬嵌合體胚胎，并在豬體內發育了3到4周時間。該研究被認為是干細胞研究領域的一個里程碑。

2019年10月，吳軍等人在《細胞》發表研究，報道了利用擴展多能性干細胞在體外構建功能性的胚胎結構，而不經過傳統受精方式。這一新模型未使用配子，可以以高通量方式揭示早期胚胎的發育機制，并構建機體各部分類器官。

2020年12月，吳軍等人再次在《細胞-干細胞》發表論文，他們首次在多個物種中培育出一種新型干細胞系，并在此基礎上生成世界首例馬鼠嵌合胚胎。

談及其多年來的研究，吳軍表示，其理想之一是希望通過干細胞技術，獲取有功能性的獨立的人體器官，從而為需要器官移植的患者提供合法有效的器官來源；另一個理想則是盡可能多的獲取不同物種的干細胞，特別是有不同特征的物種，研究這些物種的干細胞和早期發育有可能會幫我們發現抗癌、人工誘導冬眠等有效方法。

而回到科學界和公眾都討論廣泛的生物倫理問題，吳軍強調，其最新的這項研究獲得的并不是真正的胚胎，“類囊胚非常接近真正的囊胚，但是它和囊胚仍然不相同。”他表示，“從生物學角度，這個結構的本質并不是胚胎，只是一個可以經歷胚胎早期發育過程的胚胎干細胞的集合體。”

而即使在人類胚胎研究的框架下，他認為他們的研究仍舊符合國際上的法律法規以及準則。更重要的是，吳軍認為，“通過對囊胚樣結構來研究人類早期胚胎的發生和發育，可以不使用真正的人類胚胎來研究，這在一定程度上是對生命的保護。這些研究對解決出生缺陷和人類發展的許多其他重要且未被研究的方面打開了窗口。”

據學校官網介紹，吳軍分別于山東大學及田納西大學諾克斯維爾分校獲得臨床醫學學士學位和生物學博士學位。經過南加州大學Martin Pera教授及索爾克生物學研究所Juan Carlos Izpisua Belmonte教授實驗室的博士后培訓后，于2018年1月入職得克薩斯大學西南醫學中心，擔任分子生物學系助理教授。

其主要研究方向是利用多種技術手段開發新型干細胞，建立高效基因組和表觀基因組編輯工具，專注于利用種間嵌合體來研究進化背景下的發育生物學、身體和器官大小的確定、物種的特定行為特征、抗癌性以及物種屏障的分子基礎。以下為澎湃新聞對吳軍的采訪實錄：

澎湃新聞：這項最新研究描述了在實驗室培養條件下獲得的人囊胚樣結構，研究的初衷是什么？您希望與之相關的研究未來能解決哪些問題？

吳軍：目前對于人們來說，人類胚胎早期發育過程還是一個“黑盒子”。對于胚胎發育的了解，大多是還是來自于對各種模式生物的研究，比如小鼠等。這主要是因為兩點：一、使用胚胎進行研究，涉及很多倫理問題。二、能夠用于研究的人類胚胎主要來自于采取人工授精治療后的夫婦，將多余的胚胎捐贈用于研究。然而，這些稀有的胚胎數量，遠遠達不到進行深入研究的需求。因此，如果能夠在體外獲得一種類似于人類胚胎的結構，這將同時解決上述的兩個問題，使科學家們更加廣泛深入的研究人類早期胚胎發育變為可能。

研究胚胎早期發育有助于我們更加了解一些人類早期重大疾病造成的流產，畸形兒，女性受孕障礙等疾病，并為其尋找可行的解決方案；此外，人造胚胎還可以建立藥物篩選模型，通過篩選對早期胚胎發育致畸的藥物，從而為進入臨床應用的孕婦藥品提供安全性模擬檢測。

澎湃新聞：這是首次獲得完整的人囊胚樣結構，能否介紹下關鍵的試驗步驟？其中的難點和突破點是什么？

吳軍：人囊胚樣結構主要包括三種細胞類型，上胚層細胞、原始內胚層細胞、以及滋養層細胞。如何讓這三種類型的細胞，在構建過程中，正確出現在其固定的位置上，是一個難點。

早期小鼠人造囊胚的構建是直接將上胚層細胞以及滋養層細胞放在一起共培養，通過特殊的培養條件，使其構建成囊胚結構。但是在人類細胞中，科學家們經過不斷嘗試，以三種細胞為來源去構建人類囊胚并不能成功。原因在于人類胚胎干細胞與小鼠還是有很大差別，在小鼠中，細胞類型比較穩定，但是人類的胚胎干細胞是處于一個不穩定階段，其細胞類型可以互相轉化。

由此，我們提出新方案，是否可以以一種細胞類型為起始點，通過讓其自我分化與組裝，從而構建出具備三種細胞類型的囊胚。經過測試，我們成功了。我們最終采用人初始多能性胚胎干細胞，在一個動態過程中向原始內胚層細胞和滋養層細胞兩種細胞進行分化。而且這個過程其實也更接近胚胎發生過程，是由均質化的細胞，一步步發育成囊胚，而不是由不同細胞去構建。

因此，這個過程本身就模擬了胚胎早期發育的過程，對于研究人類早期胚胎發育更加具有指導意義。

澎湃新聞：和天然的人類囊胚相比較，研究獲得的人囊胚樣結構有哪些相同點？同時有哪些差異？這些差異會對帶來什么問題嗎？

吳軍：囊胚是指發育至第5第6天的胚胎。和天然的人類囊胚相比，人囊胚樣結構的相同點主要在于：第一，它們的結構類似，是一個有空腔的泡狀結構，并且體積大小，細胞數目處于基本相同的范圍之中。第二，它們細胞組成類似，通過對關鍵蛋白的分析，發現在囊胚及類囊胚結構中，都同時存在三種構成囊胚的細胞，即上胚層細胞、原始內胚層細胞、以及滋養層細胞。第三，基因表達水平類似，通過對結構中每一個細胞的基因表達進行分析，并且同真正人類囊胚中的細胞進行對比，發現在類囊胚結構中的部分細胞表達圖譜與真正的胚胎細胞高度重合。

以上各點雖然說明類囊胚非常接近真正的囊胚，但是它和囊胚仍然不相同。首先這個結構完全是在體外形成的，這和真正的體內環境完全不同，因此它的結構，基因表達只是接近囊胚，而并非完全一致。第二，類囊胚結構的形成并沒有經歷過精卵結合，合子基因組激活等等對于胚胎發育至關重要的過程，因此它的表觀生物學信息一定與真正的囊胚有很大差別，這點需要我們在將來進一步認證，這些差異導致類囊胚結構很難完成后續胚胎發育的完整過程。

其實任何事物都是有兩面性的。我們獲得了一種模型，它為人類早期胚胎發育的研究提供了新的可能。但是模型終究是模型，自然有它的局限性，因為不能完全取代對人類真正胚胎的研究。但是通過這些與人真正囊胚最為接近的模型，進行大規模實驗，在獲得寶貴的線索之后，再回到真正胚胎進行確認，這樣提高了效率和結果的可靠性。科學家在這個過程中探尋人類早期胚胎發育的奧秘；科學也是在這樣一個不斷探尋，驗證的過程中趨于完善。

澎湃新聞：團隊未來進一步的研究計劃是什么？

吳軍：目前制作類囊胚結構的方法只是一個初步嘗試，獲得結構的效率并不是很高，且并不穩定，所以還有很大的優化空間。團隊目前正在繼續優化方法，希望能夠開發出更加高效和穩定的平臺供其他的研究者使用。

澎湃新聞：關于此類試驗，科學界和公眾都會關注其倫理性，您如何看待這項研究的倫理問題？

吳軍：首先，我們必須強調一點，我們研究的并不是真正的胚胎。這個結構只是一種與胚胎具有相似結構的細胞集合體，他并沒有生命形成的必須的受精過程，并且目前為止，不能證明該結構具有和胚胎一樣具有發育到更復雜胚胎結構的特性，比如產生心肌細胞，神經細胞等等。因此，從生物學角度，這個結構的本質并不是胚胎，只是一個可以經歷胚胎早期發育過程的胚胎干細胞的集合體。

其次，即使在人類胚胎研究的框架下，我們的研究仍舊符合國際上的法律法規以及準則。關于人類胚胎的研究，國際通用的準則為“14天準則”，即體外研究應在受精后14天結束——大約是子宮內植入正常完成的時間。法律和國際規范禁止科學家在14天后，或在“原始條紋”結構出現之后培養人類胚胎，該結構定義了人體主要組織開始形成的時期，且胚胎不能再分裂成同卵雙胞胎。我們培養出的人囊胚樣結構，相當于胚胎發育的第5-7天，在此基礎上，我們讓其分化了四天，加起來總共10-11天。

此外，我們使用的細胞系是美國NIH批準的胚胎干細胞系。

因此，不論從任何層面，我們的研究從法律道德上符合倫理要求。

更重要的是，通過對囊胚樣結構來研究人類早期胚胎的發生和發育，可以不使用真正的人類胚胎來研究，這在一定程度上是對生命的保護。這些研究對解決出生缺陷和人類發展的許多其他重要且未被研究的方面打開了窗口。

澎湃新聞：您多年的工作都致力于干細胞基礎和轉化研究，此前還成功培育了人豬嵌合體，這次在人胚胎模型技術方面又獲得進展，能聊一聊您在科學研究上的理想嗎？在您的設想中，希望您的研究能帶來哪些領域的突破？或者在實際應用中解決哪些問題？

吳軍：人類器官移植是現代醫學的一個很重要的發展，通過將生病壞死的器官移除，用健康有活力的器官替代，可以使有生命危險的病人再次獲得生機。當前社會背景下，器官移植最重要的制約不是技術，而是器官來源。器官需要在離開母體一定時間內重新移入新的生命體內才有可能存活，而大多數意外死亡事件必須在生前簽訂捐贈協議，并且個體沒有重大疾病，這些苛刻的條件使我們很難獲得可以更換的器官來源。

我的理想之一是希望通過干細胞技術，獲取有功能性的獨立的人體器官，從而為需要器官移植的患者提供合法有效的器官來源。當然，這個只是終極目標，這條路目前看起來還任重道遠，我們的研究只是為這些未來打開了一扇門，更多的研究需要世界各國的科學研究者們共同努力。

另外我覺得干細胞還具有很大的潛力來挖掘發育生物學中未知的奧秘，我的另一個理想是盡可能多的獲取不同物種的干細胞，特別是有不同特征的物種，比如很少得癌癥的裸鼴鼠和冬眠時間最長的北極地松鼠。研究這些物種的干細胞和早期發育有可能會幫我們發現抗癌和人工誘導冬眠的有效方法。