在脊椎动物的胚胎发育过程中，脊椎动物胚胎轴体的形成起始于胚胎尾部的祖细胞群体。其中，神经中胚层祖细胞（NMP）具备向外胚层发育成神经板和神经管的能力，同时也能向中胚层发育为脊索及轴旁中胚层（PXM）。PXM随后进一步发育为体节，这些体节又将分化为生骨节、生皮节和生肌节，最终形成脊椎。神经管、脊索以及体节是构成躯干组织的关键部分，尤其是脊索，它是轴体形成的标志性结构，既为发育中的胚胎提供结构支持，又通过信号分子影响周边组织的发育。

尽管已有研究利用干细胞成功开发出模拟原肠胚和体节等结构及功能的类器官，然而，脊索及其依赖组织的体外模型的构建仍然存在困难。直到2024年12月18日，英国Francis Crick Institute的研究团队在顶刊Nature上发表了题为“Timely TGFβ signalling inhibition induces notochord”的研究论文，首次通过WNT和FGF的激活，以及在延迟24小时后的TGFβ/BMP抑制，成功诱导了脊索类器官（notoroids）的建立。该方法有效构建了包覆有体节和神经组织的脊索细胞，产生的脊索类器官能够在体外调控神经管及体节的发育。

研究结果显示，在鸡胚尾部区域的单细胞RNA测序（scRNA-seq）聚类分析中，NMP和脊索祖细胞被识别为负责脊椎动物躯干形成的主要祖细胞群体。其中，NMP细胞共表达神经细胞标志物SOX2和中胚层标志物TBXT，而脊索祖细胞则表现出高水平的TBXT、FOXA2和SHH等表达特征。这样的检测结果与小鼠和猕猴中的观察结果高度一致，证明了脊椎动物躯干发育的保守性。

为了研究特定信号通路在躯干祖细胞特化中的作用，研究人员建立了SOX2+TBXT+ NMP的体外模型，并通过几何限制诱导了有序的基因表达，成功排列了脊索细胞和神经细胞的分布。研究发现，SOX2高表达的类神经细胞位于克隆中心，而TBXT高表达的类中胚层细胞则位于克隆的边缘。以往的研究已证明FGF和WNT信号可以诱导中胚层的发育和PXM的命运，而本研究进一步确认了这些信号在脊索形成中的重要性。

研究人员通过分析，发现NMP显示出BMP和NODAL抑制剂BAMBI的高表达水平，而脊索细胞中也同样表达高水平BMP拮抗因子NOG和CHRD。这一跨物种的转录组比较研究揭示了BMP和NODAL抑制在脊索发育过程中的普遍存在，提示TGFβ/BMP的抑制对于脊索的形成也是必需的。

研究还发现依据TGFβ/BMP抑制的不同干预时间，可以诱导各种细胞命运的变化。短期抑制导致SOX2+TBXT+NMP数量显著减少，细胞向TBXT+FOXA2+脊索细胞命运转化。而在长期抑制情况下，则诱导了内胚层和侧板中胚层的出现。

综合以上研究线索，本研究选用人胚胎干细胞，添加WNT和FGF刺激，经过24小时的TGFβ抑制，随后在添加视黄酸前体的条件下培养4天，最终成功获得脊索类器官。这些脊索类器官表明其内部细胞表达TBXT，指向脊索身份，并且外层细胞表现为SOX2+TBXT-，呈现类似神经上皮的形态，从而为探讨躯干组织的形成与发育提供了一个新的实验平台。

此外，SHH作为一种形态发生素，在高浓度下能够诱导腹部神经元的形成，而低浓度则促使运动神经元的生成。研究表明，脊索类器官产生的SHH具有诱导神经管细胞向腹部神经元分化的能力，同时也相关多种侧腹细胞类型的基因表达与脊索样细胞的存在密切相关。

通过在该领域的持续探索与研究，科学家们发现尊龙凯时的多种经类器官培养验证的细胞因子，能够使得类器官的培养过程更加可控，为进一步了解脊椎动物躯干的发育机制提供了全新的见解和模型基础。