澳大利亚悉尼大学（University of Sydney）的研究人员开发出一种新的计算框架，用于检验实验室培养的生物模型与真实人类胚胎的相似程度。研究结果显示，部分模型表现较好，但目前还没有任何一种模型能够完整再现人类早期发育的复杂性。

干细胞来源的胚胎模型

由干细胞衍生而来的胚胎模型被称为胚泡样（blastoid），为科学家研究生育能力、妊娠成功以及人类早期发育背后的生物学事件提供了途径，且无需依赖捐赠的人类胚胎。这类干细胞来源的结构属于研究模型，并非真正的人类胚胎，现有模型也无法发育成人类胚胎。

但外观像胚胎，是否意味着它在生物学行为上也像胚胎？悉尼大学的研究团队为此开发了一套计算框架。他们系统评估了四种主流的人类胚泡样生成方法，发现这些方法在重现天然人类胚胎细胞类型和发育过程方面的忠实度存在显著差异。该研究构建了目前较为全面的早期人类胚胎发育参考图谱之一，并以此对干细胞来源胚胎模型的生物学准确性进行基准测试。

参考图谱的构建

研究团队整合并统一了超过14,000个人类胚胎单细胞转录组（single-cell transcriptome）数据，覆盖胚胎发育的关键阶段，从而绘制出细胞在着床前后正常分化与组织的参考图谱。随后，他们将这一参考图谱与四个国际研究组广泛使用的胚泡样生成方案进行比较。评估不局限于显微镜下模型是否形似胚胎，而是考察其分子身份、发育时序、谱系结构及其他生物学特征。

结果显示，部分胚泡样模型能够较好地重现天然人类胚泡（即早期胚胎）的三大主要细胞谱系，而另一些模型则未能准确代表某些细胞类型，或含有大量无法与任何已知胚胎状态可靠匹配的细胞。没有任何单一模型能够完美复制天然人类胚泡。

模型的潜力与局限

论文第一作者、悉尼大学数学与统计学院ARC Future Fellow、儿童医学研究所计算系统生物学（Computational Systems Biology）部门负责人Pengyi Yang副教授表示，这项工作为研究人员提供了更客观的方式来理解胚胎模型的优势与局限。他说：“人类胚胎模型在研究胚胎发育最初几天方面具有巨大潜力，但一直缺乏一致的方法来评估它们反映真实人类发育的准确程度。我们的框架让研究人员能够将这些模型与详细的生物学参考进行比较，确定哪些细胞类型和发育过程被忠实再现，哪些没有。”

Yang副教授指出，令人鼓舞的是，一些模型相对较好地捕捉到早期胚胎发育的重要方面，尽管每种模型都有局限；但研究也表明，当前模型在生物学上并不等同于真实人类胚胎，研究人员需要谨慎对待由此得出的结论。通过提供标准化基准，研究团队希望未来模型能够更快改进并获得更严格的评估。Yang总结说：“如果我们要用这些系统回答重要的生物学问题，首先需要知道它们能可靠地告诉我们什么。我们的工作为改进胚胎模型提供了路线图，确保科学论断始终建立在模型实际能够支持的证据之上。”

研究人员已将参考数据集和基准测试工具公开，供全球科学家用同一标准测试新的胚胎模型。

来源：BioTechniques（英文原文，生物航编译，内容以原文为准）