高分辨活體成像技術(shù)在活體胚胎研究的應(yīng)用

近日出版的《科學(xué)》雜志刊登了西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院小兒外科黃強副研究員與杜克大學(xué)、麻省理工學(xué)院的合作研究成果，此項研究實現(xiàn)了以高分辨成像直視活體哺乳類動物胚胎發(fā)育的動態(tài)過程，為準(zhǔn)確研究胚胎發(fā)育過程中的各種科學(xué)問題打開了一扇“窗”。

哺乳動物胚胎發(fā)育是一個動態(tài)復(fù)雜的過程，既往研究方法包括組織染色、超聲、OCT（光學(xué)相干斷層成像）、MRI（磁共振成像）等，但是均不能在細(xì)胞水平上觀察胚胎發(fā)育的動態(tài)過程。

近年來，黃強研究團隊研究并開發(fā)了一種小鼠胚胎發(fā)育活體成像技術(shù)，通過不同發(fā)育階段的“腹窗”，高分辨成像觀察小鼠胚胎第9.5天至出生的連續(xù)發(fā)育過程。利用這項新技術(shù)，研究團隊在轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)觀察到了神經(jīng)遞質(zhì)傳遞、大腦形成早期神經(jīng)嵴細(xì)胞分化的血管周細(xì)胞、視網(wǎng)膜發(fā)育過程中的細(xì)胞自噬、腺病毒遞送以及胎盤熒光化學(xué)藥物轉(zhuǎn)運等。通過與子宮內(nèi)電轉(zhuǎn)技術(shù)結(jié)合在大腦中標(biāo)記特定細(xì)胞，觀察了細(xì)胞分裂及遷移。隨后與麻省理工學(xué)院合作，在同一人鼠嵌合體中追蹤了人神經(jīng)嵴細(xì)胞和鼠神經(jīng)嵴細(xì)胞的嵌合差異。

黃強介紹，該方法實現(xiàn)了像研究透明的斑馬魚一樣觀察哺乳動物的胚胎發(fā)育過程，為活體直接觀察，較體外培養(yǎng)保真度更高，實現(xiàn)了直視下觀察哺乳動物胚胎發(fā)育、以高分辨成像活體觀察胚胎發(fā)育的動態(tài)過程，有助于研究早期器官形成過程中不同干細(xì)胞的命運決定，并進(jìn)行細(xì)胞譜系分析。結(jié)合其他生物醫(yī)學(xué)技術(shù)，可以修飾、編輯胚胎發(fā)育中的特定細(xì)胞并研究該細(xì)胞的生物學(xué)特性，為基因治療提供了一個研究模型。此外，通過構(gòu)建人鼠嵌合體，還可以對人類干細(xì)胞及前體細(xì)胞進(jìn)行研究。