Cell Stem Cell：山东大学陈子江/赵涵/吴克良团队首次实现人类胚胎与子宫内膜3D共培养，揭开生命早期“对话”奥秘

胚胎与母体的正确对话是成功妊娠的关键，但这段对话在生命最初的两周内究竟如何发生，一直是生殖医学领域最大的谜题之一。尽管科学家已能在实验室培养人类胚胎至第 14 天，但脱离母体环境的胚胎能否真实反映生命早期的发育过程，始终存在争议。

2025 年 12 月 24 日，山东大学陈子江院士、赵涵教授、吴克良教授团队联合德克萨斯大学西南医学中心吴军等在 Cell Stem Cell 期刊发表了题为：3D Post-Implantation Co-Culture of Human Embryo and Endometrium 的研究论文。

该研究建立了人类胚胎与子宫内膜的 3D 共培养系统，让胚胎在体外也能与"母体"进行真实对话，不仅将胚胎存活率提升，更揭示了一个惊人的发现：子宫内膜并非被动接受胚胎植入，而是主动发出分子指令，像指挥官一样精准调控着滋养层细胞的成熟与侵袭。这项研究为理解早期妊娠失败、复发性流产以及胎盘发育障碍提供了贴近生理真实情况的模型。

打破“独白”：给胚胎匹配真正的“合作者”

传统胚胎培养系统能让胚胎“独活”至第 14 天，但母体的缺席一直是致命的。为攻克这一难题，研究团队将体外受精的第 5 天囊胚植入由子宫内膜干细胞构建的 3D 类器官中，改造了名为 HIVC 的共培养体系。这个微型“子宫”不负众望：胚胎在 12 小时内就与子宫内膜建立连接，第 7 天滋养层细胞开始主动侵入类器官，第 9 天形成绒毛膜腔和初级卵黄囊——这些发育节点特征在以往无母体组织的培养中未观察到，与体内卡内基分期标本高度吻合。

子宫内膜的“秘密指令”：提前三天启动侵袭程序

该研究发现，母体对细胞滋养层（EVT）的命运调控。EVT 是胎盘侵袭子宫的关键“先锋”，其成熟时机直接决定植入成败。通过单细胞转录组测序，团队惊讶地发现：在共培养体系中，EVT 在第 9 天就大量出现，比单独培养提前了 3 天。分子层面，这些“早熟”的 EVT 已激活 MMP9、ITGA2 等侵袭基因，并富集 IL-17/TNF 通路——这正是胎盘建立血供的核心程序。

“子宫内膜就像一位严苛的教官，”通讯作者赵涵教授比喻道，“它不仅允许胚胎植入，更通过 LIF、CSF1 等分子信号强制EVT提前‘毕业’，确保胎盘能及时建立与母体的营养连接。”

对话是双向的

胚胎分泌的 hCG（人绒毛膜促性腺激素）信号被证实是植入的“万能钥匙”。当研究团队用抗体阻断 hCG 功能时，第 6 天粘附率从 50% 降至 0%，第 10 天母胎接触率从 87.5% 暴跌至 37.5%，所有胚胎发育停滞在第 9 天前。同时，该研究还观察到胚胎通过囊泡运输与母体进行物质交换，这种微型“快递系统”在共培养环境中呈现出与体内一致的时空动态。

论文链接：

https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(25)00436-9