5月8日，北京理工大学生命学院肖振宇课题组联合中国科学院动物研究所于乐谦研究员、郭靖涛研究员，中国农业大学魏育蕾教授团队，在《Cell Stem Cell》杂志上发表最新研究成果，论文题为“3D reconstruction of a human Carnegie Stage 9 embryo provides a snapshot of early body plan formation”。

该研究延续了本团队在人类早期胚胎发育研究中的系列重大突破（2024，Cell；2025,  Nat Cell Biology ），在系统解析人类CS7时期胚胎（原肠运动起始期）及CS8时期胚胎（原肠运动结束期）的前—后体轴建立的关键信号源与分子机制，并证实人类胚胎尾部存在信号中心的基础上，本次工作首次实现了对CS9时期人类胚胎的三维数字重建，全面揭示了原肠运动尾声与器官发生序章交汇时期的胚胎结构与发育蓝图，呈现出人类器官建立初期的整体发育图景。

北京理工大学博士研究生杨景宇、谢鑫炜为论文的共同第一作者，肖振宇教授为共同通讯作者，北京理工大学为主要合作单位之一。

系列突破：逐步揭示人类胚胎发育“设计蓝图”

从原肠运动到器官发生，从体轴建立到器官原基形成，团队历时两年，围绕人类早期胚胎发育关键过程，构建起系统性的研究框架，已在国际顶级期刊连发三篇高水平论文，本研究的主要发现包括：

1. 人类后脑（hindbrain, HB）的双向起源

本研究首次揭示人类后脑具有双重发育来源。其中，位于前部的HB细胞（HB-a）起源于CS8阶段的上胚层/外胚层（Epi/Ecto），由神经外胚层（原发性神经细胞）发育形成。而位于后部的HB细胞（HB-p）则来源于CS8阶段的原条/原肠化细胞（Gast/PS），由NMP（神经中胚层前体，次级神经细胞）发育形成。

2. NMP（neuromesodermal progenitor）的空间定位及分化命运

本研究明确了人类NMP（神经中胚层前体）具有双向分化潜能，可分别分化为神经谱系（NMP-N，SOX2高表达）和中胚层谱系（NMP-M，TBXT高表达）。并首次发现WNT和FGF信号在背腹方向的梯度分布驱动NMP发生命运抉择，使其在胚胎背腹轴上呈现“双层结构”，背侧为趋向神经的NMP-N，腹侧为趋向中胚层/体节的NMP-M。通过跨物种比较分析，提示人类在NMP阶段已开始显现与非灵长类动物不同的神经发育特征。

3. 造血和生殖系统的早期发育

研究团队在CS9阶段的心内膜管（ECT）和主动脉形成区域发现存在多个经典造血内皮细胞（HECs）标志基因的表达，如CD34、KDR、PROCR和PECAM1，提示该区域可能是人类最早期造血起始的关键位点。

此外，在后肠（Hindgut）与尿囊（Allantois）区域发现原始生殖细胞（PGCs）标志物表达，表明CS9期PGCs已迁移至AGM区域，Allantois可能作为迁移过程中的中转节点。且在中间中胚层（Int.Meso）中检测到多个前肾标志基因（如PAX2、PAX8、LHX1），提示人类生殖系统的形态雏形已开始建立。但由于更晚期生殖嵴标志基因LHX9和EMX2并未表达，说明生殖嵴尚未完全形成。

综上，本研究通过对单一剖面的胚胎空间转录组图谱进行数字重建，绘制出一张前所未有的发育“施工图”。除以上亮点，研究主要发现还包括：原始心腔中已出现心肌与心内膜的分化，潜在造血位点被提出；中脑-后脑边界存在关键的峡部组织者Isthmic Organizer，调控脑区发育分区等。

人类胚胎发育的第三周（原肠运动时期）是各谱系“从无到有“的关键期，扁平的三胚层结构被折叠，快速分化出脊髓、心脏、肠道等器官的雏形；第三周也是信号通路密集激活的"爆发期"，Wnt/β-catenin、BMP/TGF-β等信号通路调控原条形成、体轴建立、中胚层分化等过程。虽然原肠运动过程中各谱系相互影响相互调控，但仅仅一周的时间胚胎就发生了巨大的变化，从二胚层到三胚层再折叠为管状结构，仅仅依靠传统组学的研究方法难以捕捉瞬时且剧烈的变化。为此，该团队与前期系列工作共同建立了人类胚胎原肠运动三维全景图。该系列研究具有重要的理论和应用价值，包括为人类早期发育与器官形成提供系统性的三维分子参考；为推动干细胞分化和类器官培养技术的优化，以及为先天性畸形等发育异常疾病的机制研究提供新的标准等。目前，基于上述工作，研究团队正致力于利用发现的信号通路在体外精准模拟上述器官发生过程，为再生医学治疗提供新的思路。此外，研究团队已公开所有数据和分析工具，并分别建立了交互式数据库，链接如下：

卡内基阶段7（CS7）：https://cs7.3dembryo.com/

卡内基阶段8（CS8）：http://cs8.3dembryo.com/

卡内基阶段9（CS9）：https://cs9.3dembryo.com/

原文链接：https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(25)00142-0