近日发表于《自然》的两项研究，首次报道了实验室构建的完整人囊胚样结构，类似于早期人类胚胎的结构。这是科学家首次在体外构建出完整的人囊胚样结构。这些实验的目标是获得对人类早期发育的重要见解，找到预防流产、出生缺陷以及解决生育问题的新方法。研究人类早期发育很困难，基本上就是一个‘黑匣子’。
上述论文之一的领衔作者、美国得克萨斯大学西南医学中心干细胞生物学者吴军在接受《中国科学报》采访时表示，新模型有助于在不使用人类胚胎的情况下验证科学假设。尽管科学家强调，类人囊胚结构仅用于科学研究，尚不能用于生殖，但相关研究依然挑战了人们对生命是什么以及何时开始的认知，带来了‘实验室造人’的担忧，不可避免地引发了伦理争议。每个人都是从囊胚发育而来。
卵子在受精后的几天内会发育成囊胚，直径仅约头发丝粗细（约120微米）的球形结构，由上胚层、原始内胚层以及滋养层组成。其中上胚层细胞会发育为成体的各种组织，而原始内胚层细胞和滋养层细胞则发育成胎盘等胚胎外组织，连接母体并为胚胎继续发育提供支持。从卵子受精成为囊胚，到着床于子宫，这个人类最早期发育过程只有七八天左右，其中蕴藏的生命密码却是人们了解单个细胞发育成人以及导致遗传疾病和流产等不孕症的关键。
但由于缺少合适的模型，人们对人体早期胚胎发育的理解一直有限。科学家一直渴望能在实验室培育类似于人类的胚胎，打开人类早期胚胎发育的‘黑匣子’。现在，吴军与昆明医科大学第一附属医院的合作团队以及澳大利亚莫纳什大学克雷顿校区发育生物学研究者Jose Polo带领的合作团队分别实现了这一梦想。两个研究组从不同的细胞开始，得到了相似的结果，在实验室制造出类似于人类胚胎发育早期阶段的‘细胞球’。
吴军和同事用人类胚胎干细胞和诱导多能干细胞建立了人囊胚样结构的培养方法；Polo和合作者则从成年人皮肤细胞开始，构建了人囊胚样的三维培养模型。为了区别于自然形成的胚胎，他们分别将培养的细胞结构称为‘人囊胚状体’和‘诱导囊胚状体’。他们均发现人囊胚样结构在培养6~8天后出现，其大小、形状以及细胞总数与天然囊胚相似。这些细胞结构都含有一个腔体和类似内细胞团的细胞簇。
进一步全基因组表达分析表明，它们的细胞类型与着床前人类囊胚中的细胞具有相同的分子标记，滋养层、外胚层和内胚层三个细胞谱系的空间组织与着床前的人类囊胚相似。他们还证明，这些结构具有人类囊胚的重要特性，从其中分离出的细胞可以用来产生多种类型干细胞。吴军与合作者的研究还表明，如果将这些干细胞移植到小鼠囊胚中，它们会产生与小鼠胚胎中相应的小鼠谱系整合的细胞。‘这是一个重要的里程碑。
’美国密歇根大学安娜堡分校生物工程系研究者傅建平在同期发表于《自然》的评论文章中认为，‘这是第一个完整的人类胚胎模型，包含与胎儿及其支持组织的所有创始细胞谱系相关的细胞类型。’‘我们非常兴奋！’Polo在3月16日《自然》举行的新闻发布会上说，‘有了这项技术，我们可以制造数百个这样的结构。它将使我们不必使用体外受精捐赠的囊胚，就能大规模研究人类早期发育的步骤。
’‘这两项研究是人类类囊胚构建工作的第一步，对利用类胚胎模拟人类胚胎发育及相关疾病研究有很大价值。’动物所干细胞与生殖生物学国家重点实验室副主任李伟在接受《中国科学报》采访时评价说。尽管人囊胚样结构有助打开人类早期发育‘黑匣子’，但是，吴军和Polo均表示，它们与自然形成的囊胚并不等价，目前尚不能证明它们能和真正的胚囊一样发育为更复杂的胚胎结构，因此这些模型不能完全取代对人类囊胚的研究。
不过，可以通过这些结构进行大规模实验，再回到真正胚胎进行确认，提高效率和结果的可靠性。吴军在接受《中国科学报》采访时还表示，目前获得该结构的效率较低，只有约10%~20%的重新编程或转化的细胞形成类人囊胚样结构。他表示自己和团队正在继续优化方法，希望能够开发出更加高效和稳定的平台供其他研究者使用。
近年来，利用受精胚胎或由干细胞人工构建的胚胎在体外延时培养作为体外模型，研究胚胎发育过程和生殖疾病方兴未艾。李伟表示，目前国内有不少科研团队从事人工胚胎构建和胚胎体外延时培养的研究，包括中国科学院战略性先导科技专项（A类）项目‘器官重建与制造’也对这方面的研究工作进行了前瞻布局和资助。
尽管吴军等研究者强调，他们在研究中遵循了‘14天准则’，且制造的相关结构与自然形成的囊胚不一样，不能用于创造人类生命。但相关研究依然挑战了人们对生命是什么以及何时开始的认知，引发了伦理争议。未来随着实验的优化，人囊胚样结构将会更加接近人类囊胚。它们的伦理地位应该是什么、其使用应该如何被规范？对此，在李伟看来，科学的发展总是伴随着伦理争议。
一方面，对相关研究应该鼓励并支持，因为它对认识人类发育和相关疾病的发生机理具有重要价值；另一方面，与之伴随的伦理规范也应该由科学家、伦理学家和政策制定者尽快共同研讨制定。‘现在，我们仅仅走出了了解人类早期胚胎的第一步，要对其深入了解以及探寻还有许多未完成的工作。完善这个结构能让我们更加了解生命发展的过程，也能够更好地应对相关疾病。’吴军说。