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在生命科学研究领域，早期胚胎发育一直是一个关键的研究方向。胚胎的发育从受精卵开始，经历基因组激活（ZGA）、快速细胞分裂及各种谱系分化，最终形成囊胚，这为胚胎着床及其后续的发育奠定了基础。在这一过程中，囊胚内内细胞团（ICM）、原始内胚层（PrE）和滋养外胚层（TE）的形成，是胚胎命运决定的一个重要转折点。然而，因胚胎样本难以获取及实验条件受限，如何在体外构建精确模拟早期胚胎发育的系统仍是一个广泛的科学难题。
2021年，北京大学及其北大-清华生命科学联合中心的杜鹏研究团队通过抑制剪接体，首次成功捕获并培养了小鼠全能性干细胞（mTBLC）。这些细胞不同于传统的多能性干细胞，它们能够重现全能性卵裂球的特征，为探索单细胞分化及囊胚形成的模型提供了理想的“种子细胞”。此后，杜鹏团队在2024年以相同的方法成功得到了人类全能性干细胞，为进一步探索全能性及其在胚胎发育研究中的应用提供了重要工具。
2025年1月17日，杜鹏的课题组在《Cell Stem Cell》期刊上发表了一篇题为《Mouse totipotent blastomere-like cells model embryogenesis from zygotic genome activation to post-implantation》的研究论文。在该研究中，他们进一步优化了mTBLC的培养条件，开发了自发分化和单细胞起始的类囊胚形成系统，这些类囊胚具有上胚层（EPI）、原始内胚层（PrE）和胚外滋养层（TE）谱系，并可发展成着床后的卵圆柱胚样结构，重现从ZGA到囊胚形成的完整发育过程。这一成果为研究全能性、细胞命运决定和早期胚胎形态发生提供了创新的技术平台，开辟了新的研究可能性。
研究小组的发现主要包括以下几点：
1. 通过优化培养基（2MYCP），显著提高了mTBLC的增殖速度和长期自我更新能力。关键因素PlaB通过抑制剪接促使多能性向全能性的转变，Wnt信号通路的激活也与细胞周期和增殖相关基因的富集有关。
2. mTBLC展现了独特的表观基因组特征，有助于其全能性和快速自我更新，这些特征与早期胚胎的初级细胞相似，如H3K27me3和H3K9me3水平降低，H3K4me3标记的富集增强。
3. 在嵌合体实验中，单细胞数据表明mTBLC能够生成不同谱系的13种细胞，展现其强大的双向发育潜力。
4. 研究利用mTBLC构建了一个模拟胚胎着床前发育的体外模型，揭示了Zscan4在干细胞命运决定中不是必须的。
5. mTBLC在没有外源信号干预的情况下能够高效形成结构完整的类囊胚，且未出现异常中间状态的细胞，发育结果紧密贴近体内囊胚状态。
通过以上研究，该团队成功建立了一套基于mTBLC的自发分化及胚胎样结构形成系统，为模拟胚胎早期发育过程提供了有力的平台，并为解决生育医学问题带来希望。
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