双向多能干细胞突破胚胎发育模型瓶颈——揭示原肠胚后期发育调控新机制

来自中国科学院的研究人员通过高通量化合筛选建立AL培养基体系，成功培育出同时表达OCT4和CDX2的小鼠双向多能干细胞(BPSCs)。该细胞可在48小时内无需外源诱导因子分化为滋养层、上胚层和原始内胚层(PrE)，通过激活Wnt信号通路中Lef1依赖的旁路机制突破谱系分化屏障。整合PrE诱导系统后，研究团队高效构建出E8.5阶段胚胎模型，首次实现体外重现脑形态发生、神经管闭合、心脏搏动等发育里程碑。该成果为研究早期谱系决定和原肠胚后发育提供革命性工具。

这项突破性研究通过创新性建立AL培养基（含AS和LY化合物），成功获得具有双向分化潜能的小鼠多能干细胞(BPSCs)。这些特殊干细胞同时表达核心转录因子OCT4和滋养层标志物CDX2，展现出惊人的可塑性——在48小时内无需任何外源诱导即可自主分化为三大早期谱系：滋养层细胞、上胚层细胞和原始内胚层(PrE)。

深入机制研究发现，Wnt信号通路的超激活状态通过启动Lef1依赖性旁路机制，成功打破了早期谱系分化的壁垒。更令人振奋的是，当BPSCs与原始内胚层诱导系统相结合时，研究团队实现了E8.5阶段小鼠胚胎模型的高效构建。这些先进的体外模型不仅完整重现了原肠胚形成过程，更精准模拟了包括脑部形态发生、神经管闭合、心脏自主收缩、体节形成以及原始生殖细胞特化等关键发育事件。

跨物种研究显示，人类细胞在AL培养条件下同样获得了OCT4/CDX2双阳性状态及相应的基因表达特征，证实该技术平台具有显著的物种保守性。这项研究为解密胚胎早期发育的"黑箱"提供了前所未有的研究工具，在发育生物学和再生医学领域具有重大应用前景。