在畜牧养殖业，加速遗传改良、提高繁殖效率是应对全球人口增长与动物蛋白需求激增的关键。然而，一个核心难题横亘在科学家面前：早期胚胎发育依然是个“黑箱”，尤其是从囊胚形成到着床前后的“着床前期”，是家畜（如牛、猪）妊娠失败发生最集中的阶段。传统的辅助生殖技术（Assisted Reproductive Technologies, ARTs），如体外受精（in vitro fertilization, IVF）、体细胞核转移（somatic cell nuclear transfer, SCNT），已广泛应用，但它们严重依赖数量有限的成熟卵母细胞，且难以在分子层面大规模、重复性地研究胚胎发育的细节。如何深入理解这段关键的、却又“看不见”的生命起始过程，并开发不依赖卵子、可规模化生产的胚胎替代模型，成为了生殖生物学和畜牧业亟需突破的领域。
为了回答这些问题，发表在《Annual Review of Animal Biosciences》上的一篇综述文章系统梳理了当前最前沿的解决方案：利用干细胞构建“类胚泡”。类胚泡是一种完全在体外由干细胞自组装或组装而成的、结构与囊胚（blastocyst）高度相似的模型。它有望成为研究胚胎早期发育机制、探索妊娠丢失原因，并最终革新家畜繁殖技术的强大工具。
研究人员在综述中重点运用了文献荟萃分析与综合评述的方法，系统梳理了来自小鼠、人、非人灵长类以及家畜（牛、猪）的相关研究。关键技术路径围绕干细胞系的建立与类胚泡的构建展开，主要包括：1. 从囊胚中分离并建立不同类型的胚胎来源干细胞系，如胚胎干细胞（Embryonic Stem Cells, ESCs）、滋养层干细胞（Trophoblast Stem Cells, TSCs）和胚外内胚层干细胞（Extraembryonic Endoderm Stem Cells, XENs）。2. 利用这些干细胞，通过“组装”或“自组织”两种主要策略，在特定培养条件下构建包含上胚层（epiblast, EPI）、下胚层（hypoblast, HYPO）和滋养外胚层（trophectoderm, TE）三种关键谱系的类胚泡结构。
Blastoids in Mice
在小鼠模型中，类胚泡研究已取得系列突破。研究者通过组装naïve状态（初始态）的ESCs与TSCs，或利用具有扩展潜能（expanded potential）的干细胞（EPSCs）自组织，成功构建了类胚泡。这些模型不仅能模拟囊胚形态，在移植到假孕小鼠子宫后还能诱发蜕膜化反应，甚至可发育至早期着床后阶段。然而，研究也发现，由EPSCs构建的类胚泡其外层细胞可能主要由原始内胚层样细胞而非滋养层样细胞构成，提示其谱系分化存在偏差。通过结合四倍体胚胎或滋养层细胞进行“挽救”，这些类胚泡可正常着床并发育成活胎，表明滋养层谱系的缺陷是限制其发育潜力的关键。
Blastoids in Human and Nonhuman Primates
在人类和非人灵长类中，类胚泡模型的发展为研究灵长类特有的早期发育事件提供了前所未有的窗口。人类类胚泡已成功从naïve状态多能干细胞、扩展潜能干细胞（EPSCs）或中间态（intermediate）ESCs等多种细胞来源获得。通过延长培养并与子宫内膜基质细胞共培养，这些模型可模拟着床后的关键事件，如上胚层腔形成和滋养层分化。在食蟹猴中，源自naïve ESCs的类胚泡在体外可发育出具有卵黄囊、羊膜腔甚至原始条痕等结构的胚胎盘样组织。移植至代孕母体后能诱发早期妊娠迹象，但尚未获得存活胚胎。这些进展为在无人类胚胎伦理限制下解析灵长类胚胎发生提供了重要工具。
Blastoids in Livestock Species
在家畜物种中，类胚泡研究虽起步较晚，但已在牛和猪中取得关键进展。在牛上，研究人员通过组装牛扩展潜能干细胞（EPSCs）和TSCs，在一种称为tFACL + PD的培养基中高效生成类胚泡。这些牛类胚泡在形态、细胞组成、单细胞转录组等方面与IVF囊胚相似，且移植至受体母牛后能引发母体妊娠识别信号。后续研究通过进一步加入新建立的牛XENs细胞，构建了由EPSCs、TSCs和XENs共同组装的“EPTX-类胚泡”，其谱系分配和转录特征更接近真实囊胚。在猪上，研究者则利用primed状态（启动态）的猪ESCs，通过两步法诱导策略使其自组织分化为类胚泡，或从猪EPSCs出发通过多步培养基序贯培养高效生成类胚泡。这些成果标志着家畜类胚泡模型从无到有的建立。
APPLICATIONS OF BLASTOIDS IN DOMESTIC LIVESTOCK
类胚泡在家畜中具有广阔的应用前景。首先，其可规模化生产的特性使其成为研究早期胚胎发育和妊娠丢失分子机制的理想高通量平台。通过基因编辑干细胞再构建类胚泡，可进行谱系特异性功能研究，解析胚胎与胚外组织间的对话机制。结合子宫内膜类器官等模型，还能深入研究胚胎-母体互作。其次，类胚泡技术有望催生“体外育种”新策略。通过从优良家畜个体获取干细胞系，体外大量生产类胚泡并移植，可绕过对卵母细胞的依赖，极大缩短世代间隔，加速遗传改良和濒危物种保护。此外，类胚泡还可用于优化IVF培养体系、筛选改善妊娠结局的药物或因子，具有重要的转化价值。
CHALLENGES AND PERSPECTIVES
尽管前景光明，但将类胚泡技术成功应用于家畜繁殖仍面临严峻挑战。首要挑战是干细胞来源的质量。与小鼠和人类相比，家畜中稳定、高质量的多能干细胞系，特别是具有naïve多能性的干细胞系，仍非常缺乏。TSCs和XENs也仅在牛和猪中初步建立。这源于对家畜早期发育的分子调控网络理解不足，当前培养体系多借鉴自其他物种。其次，类胚泡的发育潜能，尤其是在体内的完整发育能力，仍是未实现的里程碑。即便在小鼠中，类胚泡也尚未能产生健康活仔。对于牛、猪等家畜，其独特的、长达约两周的“着床前期”胚胎伸长过程是巨大挑战，目前尚无类胚泡模型能成功模拟。实现类胚泡着床、妊娠并最终产下健康后代，是验证其发育效力的终极标准，也是其应用于育种前必须跨越的鸿沟。最后，表观遗传重编程的保真度是另一大关切。经体外长期操作的干细胞和类胚泡，其DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传标记是否正常，直接关系到后代的健康，亟需全面评估。
总之，干细胞来源的类胚泡模型为揭开家畜早期胚胎发育的神秘面纱、革新繁殖生物技术带来了革命性希望。尽管目前仍处于早期阶段，并在干细胞基础、发育效力和表观遗传稳定性等方面面临重重挑战，但已取得的进展清晰展示了其作为强大研究工具和潜在育种平台的巨大潜力。未来的研究需着力于深入解析家畜特有的发育生物学，建立更优化的物种特异性干细胞培养体系，并持续改进类胚泡模型，使其在形态、功能、特别是发育结局上无限接近自然胚胎。唯有跨越这些障碍，类胚泡技术才能真正从实验室走向牧场，为实现可持续、高效的动物农业生产提供变革性动力。
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