Cell Stem Cell：山东大学赵涵/陈子江等建立3D人胚-子宫内膜共培养系统，揭示人类早期胚胎着床后发育关键机制
来源：iNature 2025-12-29 09:11
这种共培养系统提供了一个强大而易操作的模型来剖析人类围植入期和植入后的发育，与早期妊娠丢失、胎盘生物学和生殖医学有广泛的相关性。
胚胎-母体的相互作用对于植入后的人类发育至关重要。虽然子宫内膜类器官已经实现了子宫环境的体外建模，但尚未建立与人类胚胎完全整合的3D共培养系统。
2025年12月23日，山东大学赵涵、陈子江、吴克良、美国西南医学中心吴军共同通讯在Cell Stem Cell（IF=20.4）在线发表题为3D post-implantation co-culture of human embryo and endometrium的研究论文。该研究开发了一个生理相关的3D平台，支持人类胚胎与子宫内膜样器官的共培养，实现胚胎-母体的相互交流。
该系统维持发育至受精后第14天，其结构和分子符合卡内基阶段的标志，包括卵黄囊形成、原始生殖细胞规格和滋养层成熟。单细胞转录组学和功能分析显示，子宫内膜小生境加速受精后第9天绒毛外滋养层的出现，并启动其侵袭程序。母体信号的中断，包括人绒毛膜促性腺激素信号的阻断，明显损害胚胎发育。这种共培养系统提供了一个强大而易操作的模型来剖析人类围植入期和植入后的发育，与早期妊娠丢失、胎盘生物学和生殖医学有广泛的相关性。
成功的植入后发育取决于有能力的胚泡和有接受能力的子宫内膜。1子宫内膜不仅支持胚泡附着，还启动母体-胎儿界面的形成，这对于胚胎的持续发育至关重要。滋养外胚层(TE)-子宫内膜相互作用的中断会导致植入失败、妊娠丢失和其他并发症。最近的研究已经在没有母体组织的情况下将人类胚泡的培养延长到了植入期之后，揭示了早期植入后发育。
现有的研究已经使用人类多能干细胞生成模拟围生长期的3D胚胎样结构，然而，这些系统缺乏母体成分，限制了它们完全再现早期妊娠的能力。
为了解决这个问题，最近的研究探索了将人类胚胎与子宫内膜细胞结合的2D共培养系统，以模拟围植入期串扰。虽然这些努力提供了宝贵的信息，但它们仍无法复制体内子宫环境复杂的三维结构。目前，尚无三维系统能忠实模拟人类早期着床后胚胎与母体的相互作用。
机理模式图（图源自Cell Stem Cell ）
子宫内膜类器官(EOs)已经成为重建母体子宫环境的有前途的平台，成功地在体外捕获了多种上皮和基质细胞类型的子宫内膜。在这项研究中，研究人员建立了一个三维共培养系统相结合的人类胚胎与接受性EOs。共培养系统建立了体外人类胚胎-母体单位。
通过在发育保真度方面超越2D系统，在生理相关性方面超越胚状体，并揭示子宫内膜信号和hCG介导的信号传导的指导作用，该平台为解剖早期着床生物学提供了变革性的基础。它的多功能性使得对植入失败、妊娠丢失和胎盘功能障碍的机械探索成为可能。
原文链接：
https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(25)00436-9
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