研究工作的基本思路是这样的：首先用化学手段对小鼠干细胞进行处理，然后在培养条件下让其自我组织形成胚胎模型。这些模型会按照生物学规律逐步分化，演进出多种细胞类型，进而开始塑形原始的器官结构。
经过12天的体外培养，部分模型展现出了跳动的心脏组织。对此，丁胜向媒体指出，虽然科学界对自然发育过程已了若指掌，但人为诱导的细胞系统能否独立地完成相同的发育任务、将进展到何种阶段，这些在实验前都无法确定。
若该研究最终取得突破，丁胜预见这一技术可能被应用于恢复已灭绝物种的生命，甚至人类的「复苏」。然而现阶段，实验模型的发育周期仅维持了12天的记录。更亟待解答的现实问题在于：从这颗搏动的心脏，到培育出真实存活的活体小鼠，科学家们还需跨越多大的鸿沟？
化学诱导的全能样干细胞在体外形成小鼠胚胎模型，并进入早期器官形成阶段。图/清华大学网站
有心跳的胚胎模型
所采用的起始材料是小鼠胚胎中提取的干细胞。经过化学试剂的作用后，这些细胞被置于培养皿中。无需人工干预，它们会自然聚集形成球体，并遵循胚胎生长规律依次发育，由此生成的细胞聚集体就被称作胚胎模型。
生长至第4个日期，七成以上的细胞团在微观形态上已与受精后3-4日的小鼠胚胎相近。进入第10日时，为数不多的模型已显现出神经及肠管的基本轮廓，血管组织亦随之成形，造血过程也已启动。至第12日，部分模型内观察到具有明确心房心室分化、且含有血细胞的心脏结构。从心脏发育的进度看，其成熟度相当于自然发育的第10.5日阶段。
在自然发育的进程中，小鼠胚胎会逐步分化形成胎盘与卵黄囊两项关键附属结构，它们的职责是向胚胎体供给营养物质和传导发育讯号，其中卵黄囊尤其是造血功能首次启动之地。这三个器官结构——胎儿躯体、胎盘、卵黄囊——均源于同一枚受精卵的分化演变。虽然常规的胚胎干细胞具有多向分化潜力，可以衍变为体内多种细胞种类，但它们本身无法产生胎盘及卵黄囊。丁胜团队的研究目标，就是获得一类具有受精卵特性的初始细胞。
迄今为止，无论是通过生物学方式的自然繁衍，还是借助现代克隆技术，新生命的诞生都依赖于卵细胞与精子的参与。丁胜的创新设想是：利用化学分子工具将干细胞的发育时钟倒拨至生命的「零点」状态，继而允许这群细胞按既定程序自主演进。
为了实现这一目标，团队投入了数年的研发周期。自2015年开始，丁胜教授带领研究人员进行了艰苦的探索，寻求具有神奇效应的化学试剂组合。到了2017年，团队成功鉴定出数种有机小分子物质，它们能推动干细胞向全能干细胞的方向转化，使其状态更接近受精卵在生命启始阶段的特征。不过当时这项成果并未对外发表，原因在于丁胜当时的判断是，这种细胞状态存在极短的时间窗口，稳定性难以保证。
到了2022年，这一关键发现被公诸于《自然》期刊。这种具有魔力的试剂配方包含三个化学小分子成分，通过对细胞内基因表达的精准调控，能够将干细胞安全而稳定地转换到发育的初始状态。研究人员对少量此类细胞进行了荧光记号，随后将它们加入正常小鼠的早期胚胎体系。待胚胎继续成长时，取材对比分析表明，被标记的细胞在小鼠胎儿的躯体、胎盘和卵黄囊中均有分布，证实了这些细胞在三个器官的发生中的实质性参与。
但在该阶段的工作中，这些细胞需嵌入活的小鼠胚胎内，与胚胎共同完成发育过程。此次新论文所述的最新突破在于，团队在既有的化学配方基础上，融入了第四种小分子物质，通过单独使用经此处理的细胞，使其能够独立地汇聚和发育成完整的胚胎模型。
将干细胞工程化为跳动的心脏的胚胎模型这一成就，丁胜团队并非首创者。早在2022年，源自以色列的魏茨曼科学研究所及英国的剑桥大学两支研究团队就已达成此目标，他们采用的策略则为「组装法」。这种方法的操作流程是：事先分别培育三种不同来源的干细胞系统，分别用于分化成胎儿组织、胎盘组织和卵黄囊组织，最后将它们混合在一起，在体外通过人工组合形成胚胎模型。
丁胜指出了两者的关键差异：通过「组装」法生成的模型会绕过囊胚阶段，因此不具备植入子宫壁的可行性。要使胚胎继续完成生长，必须让其透入子宫内膜，完成着床过程，而这一生理步骤的发生期恰好在囊胚时期。相比之下，丁胜所领导的研究小组构建的模型系统会完整地经历囊胚的发育阶段，从理论层面讲，这样的模型体系拥有被重新植入子宫腔、实现着床的可能性。
在丁胜看来，当前不同团队所获胚胎模型中的心脏组织发育程度都仍处于萌芽期，两个技术方案在现阶段还难见优劣之分。然而，他确信本团队所采取的技术途径能够走向更远的高度。他的推理基础是：初期的微观差异会在后续的发育演进过程中被不断放大。「组装」策略同时要求三个细胞系都符合质量标准、拼接要到位，倘若任何环节失控，会随着发育进程的推延而造成越来越显著的后果。不过他同时也坦诚，短期内「组装法」在产生可见成果方面或许更具竞争优势。
2026年，丁胜（前排正中）与团队成员合影。图/清华大学网站
为何难以继续发育
随着培养周期的延伸，持续正常发育的模型数量呈现急剧下滑。第4日阶段，技术员精心筛选了发育状态相对良好的细胞团，进入之后的培养工程。其中，进展至第7日还保持正常轨迹的约占两成，到了第8日这一比例骤降至一成以下；迈向第10日时，表现出头尾端分化迹象的模型已稀缺至不足百分之一。到达第12日发育阶段的模型更是凤毛麟角，整个研究中仅有3个。
数据分析指向一个现象：在第4日的节点，某些细胞团内，卵黄囊分化相关细胞的比例偏高，而胎盘细胞的占比相对不足。丁胜同时指出，模型体系中存在一类细胞，其发育进程与周围细胞的集体节律产生了不同步。这些观察都被他列为可能影响模型后续发育的障碍因素。
为了形象地诠释胚胎发育过程，丁胜采用了一个生动的比喻——它就如同一场大规模的群体舞蹈表演。在这个「舞蹈」中，细胞需要按既定的时间表依序完成分化，形成组织器官，同时每一个细胞都在向其邻近的细胞群体发送生物信号，实现相互的协调配合。他用「不能急进，不能延迟，不能脱队」来总结这一过程的严格性。在他的理论框架中，那些提前或延后了发育节拍的细胞，犹如跳乱了舞步的舞者，将会破坏周围细胞群的秩序，最终使得细微的发育偏差逐级扩大。
对于模型在发育后期面临的瓶颈，丁胜列举了两类可能的解释。其一与初始细胞的生物学性质有关。通过化学手段转换的干细胞虽然已展现出早期全能干细胞的大多数分子和形态学特征，但仍旧保有其原生干细胞的某些遗传或表观遗传痕迹，这种「记忆」可能在胚胎后续发育、尤其是走向最终成熟阶段时演变为制约因素。
其二则源于体外培养的物理和化学环境的局限。在自然的子宫生理环境内，胚胎依靠母体循环系统供给氧化还原和营养物质。而在人工体外系统中，缺少母体的参与，只能通过各种技术手段进行补偿。丁胜的判断是，现有的体外模拟体系在参数逼真度上仍有不足，这很可能成为模型发育受阻的重要原因。
至于孰为主导影响因素或它们是否存在交互作用，目前尚无定论。研究团队也进行过一项关键的实验设计：将体外胚胎模型植入小鼠的宫腔，但相关数据尚待发表。丁胜透露了该尝试的结果：移植的胚胎模型确实能够在子宫壁上着床，子宫相应地发生膨隆反应，然而发育进程不足10天后，胚胎模型随之被子宫组织吸收并代谢。对此现象，丁胜的解读是：这反映了生命演化过程中内置的质量把关机制——那些发育信号异常或进度不佳的胚胎会遭遇生理性的自然淘汰。
关于复活已灭绝物种的前景，丁胜表示这「未必落在我们身上去实现」。他本人更为憧憬的应用方向，是通过此项技术来深化对生命进化历程的认知，甚至推演未来10万年或百万年时间尺度上人类可能的演化图景。对于人类个体的「复活」这一假说，丁胜的立场是，其终极结果在本质上与已有的克隆技术无差，而在当代的伦理-社会环境中，涉及的乃是深刻的价值判断与规范层面的问题。
若该技术体系被应用于人类个体，伦理和法律的底线是明晰的。国际干细胞研究学会于2025年颁布的更新准则中，明令禁止任何形式的人源干细胞胚胎模型向人类或其他动物的宫腔内进行植入行为。中国层面在2025年正式发行的《人源类器官研究伦理指引》文件，也对同样的规范内容做出了清晰的声明。
在论文的结尾部分，丁胜团队留下了一句深长的论述：伴随小鼠胚胎模型技术的持续完善与深化，相应的科学方法论也许终有一日会被延伸应用至人源细胞系统的研究中，而这样的拓展必然需要严格规制的伦理框架作为保障，以防止该技术沦为生殖领域的滥用工具。
当被问及第一只完整小鼠何时能通过此项技术成功诞生时，丁胜坦承暂时无法供给明确的时间预期。他用一句话点明了核心：这仍属于「基础科学的困境，而非工程学的挑战」。在他看来，科学上还有众多未决的问题需要逐一破解，当前只能通过反复的实验和持续的纠正来向答案靠近。
该研究成果刊载于2026年10月26日出版、第1257期的《中国新闻周刊》杂志。
