胚胎着床研究遇瓶颈？Zool Res：气液界面培育小鼠子宫内膜组装体，造出腔上皮还还原 “迎胚” 状态

对备孕人群来说，胚胎能成功“扎根”子宫是妊娠的第一步——这一步的核心，全靠子宫内膜能否按时进入“欢迎模式”。医学上把这种“欢迎模式”称为“子宫内膜容受性”，只有子宫内膜进入这个状态，胚胎才能顺利附着、着床。可一直以来，研究人员在实验室里模拟这个过程时总遇难题：传统小鼠子宫内膜类器官多是单一上皮细胞，没有能“迎接”胚胎的腔上皮，也没法完全模拟子宫内膜动态变化的“迎胚”过程。

近期，Zool Res发表了一项突破性研究：科研团队找到新方法，在实验室里造出了更贴近真实子宫环境的“小鼠子宫内膜组装体”，不仅长出了关键的腔上皮结构，还能像体内子宫内膜一样，随激素变化切换“准备”和“迎接”胚胎的状态，为研究胚胎着床和子宫内膜疾病打开了新大门。

研究团队首先解决了“原材料”培养的难题——优化子宫内膜腺体样类器官（GLOs）和基质细胞（ESCs）的培养方案。之前用EDTA消化子宫组织，要么肌层消化不彻底，要么基质细胞提得少，团队改成在消化液里加Dispase II和胶原酶V，延长消化时间到3-4小时，顺利同时提取出腺体样类器官和基质细胞。

针对腺体样类器官容易破裂的问题，团队调整了Wnt3a和R-Spondin1两种关键因子的浓度，测试了4种组合后发现，100ng/mL Wnt3a+250ng/mL R-Spondin1的搭配，能长出最像体内真实腺体的类器官（Type I形态）。而基质细胞原本在普通培养基里长得慢、形态差，团队在培养基里加了氢化可的松、L-抗坏血酸和ITS-X，还在培养皿表面涂了IV型胶原，这下基质细胞不仅长得快，功能也更稳定。

图1 不同培养体系对小鼠子宫内膜腺体样类器官和基质细胞的影响

有了优质“原材料”，团队开始搭建组装体。他们先测试了上皮细胞和基质细胞的不同比例，发现1:4的比例最利于组装体成型；又对比了三种支架材料，最终选了Matrigel、I型胶原和培养基混合的“MAC复合基质”——这种材料最贴近子宫内的支撑环境。

随后，团队用两种方式培养组装体：一种是气液界面培养（ALI），让组装体一面接触空气、一面接触培养基；另一种是传统的浸没培养（SC）。同时用激素模拟子宫内膜的“工作节奏”：只用雌激素（E2）模拟“预容受阶段”（准备接受胚胎前的状态），用雌激素+孕激素+cAMP模拟“容受阶段”（胚胎可成功着床的状态）。

结果显示，两种培养方式都能长出含腔上皮样结构（LELs）、腺上皮样结构（GELs）和基质细胞的组装体，但气液界面培养的组装体更“优秀”：腺上皮样结构的管腔直径更大，且进入容受阶段后，腺上皮直径变大、数量减少——这和体内子宫内膜为迎接胚胎做的“腺体重塑”一模一样，而浸没培养的组装体没有这种明显变化。

图2 利用气液界面和浸没培养体系构建小鼠子宫内膜组装体

这项研究最关键的突破，是气液界面培养的组装体成功长出了能“迎接”胚胎的腔上皮样结构。实验室检测发现，这些腔上皮样结构能分泌MUC1——这是体内腔上皮特有的“标识蛋白”，说明它具备了真实腔上皮的基础功能。

更重要的是，它还能像体内腔上皮一样“随激素变状态”：在预容受阶段，腔上皮样结构的紧密连接蛋白ZO-1呈连续分布，维持着整齐的柱状形态（为迎接胚胎做准备）；进入容受阶段后，ZO-1表达减少，紧密连接变松——这正是体内子宫内膜为让胚胎“钻进来”做的关键调整。而浸没培养的组装体，不管加哪种激素，腔上皮的紧密连接都没明显变化，没法模拟这种“迎接”前的准备。

图3 小鼠子宫内膜组装体中腔上皮样结构的特征分析

在分子层面，气液界面培养的组装体也完美复刻了子宫内膜的“激素响应”。雌激素受体主要集中在腔上皮样结构，孕激素受体主要在腺上皮样结构——这和体内子宫内膜的受体分布完全一致；而浸没培养的组装体，受体分布混乱，雌激素受体到处都是，孕激素受体却只在基质细胞里有。

转录组分析更印证了它的“真实性”：气液界面组装体的基因表达，和妊娠3天（预容受）、4天（容受）、5天（胚胎着床后）的小鼠子宫内膜高度相似。比如预容受阶段，它会上调Msx1、Pax2等“准备相关基因”；容受阶段，又会激活Tgfbi、Hand2等“着床相关基因”，而浸没培养的组装体完全没有这种精准的基因变化节奏。

图4 雌激素和孕激素对小鼠子宫内膜组装体的调控作用

进一步对比还发现，气液界面环境能让组装体“更有活力”：同样加激素，气液界面培养的组装体里，和腺体发育、上皮增殖、甘油磷脂代谢相关的基因更活跃；而浸没培养的组装体，更多是细胞周期负调控、凋亡相关的基因在“工作”——相当于一个在“积极准备迎胚”，一个在“被动维持存活”。

这项研究的意义不止于“造出一个模型”。对备孕相关研究来说，它能帮科研人员更清晰地观察胚胎和子宫内膜“互动”的细节；对子宫内膜疾病（比如薄子宫内膜、着床失败）研究来说，它提供了更贴近人体的“实验平台”，能更精准地测试药物效果；甚至对畜牧业来说，它的培养思路还能为猪、牛等动物的子宫内膜模型提供参考，助力提高家畜繁殖率。未来，随着免疫细胞、血管细胞等更多“子宫成分”加入这个模型，它还会更贴近真实子宫环境，为解决更多生殖健康难题提供有力支持。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Qiu XY, Tu JY, Yang J, et al. Establishment of mouse endometrial assembloids with luminal epithelial-like structures in vitro. Zool Res. 2026;47(1):250-262. doi:10.24272/j.issn.2095-8137.2025.265