研究人員使用熒光染料和激光顯微鏡這兩種常見的實驗室工具，實時捕獲了迄今為止最詳細的人類胚胎發(fā)育圖像。 這項技術(shù)于 7 月1 日發(fā)表在《細胞》雜志上，使研究人員能夠在不對胚胎進行基因改變的情況下研究發(fā)育最初幾天的關鍵事件，而此前由于倫理問題，這限制了某些成像技術(shù)在人類胚胎中的使用。 費城賓夕法尼亞大學細胞生物學家、該論文的合著者尼古拉斯·普拉赫塔 (Nicolas Plachta) 表示：“這是我們第一次真正能夠以細胞分辨率對發(fā)育早期階段的早期人類胚胎進行成像。” “我們可以看到單細胞以及它們在形成植入前胚胎時如何相互作用。” 除了為研究人員提供新工具外，成像技術(shù)還可以促進非侵入性篩選體外受精（IVF）胚胎的方法的開發(fā)。 熒光染料 研究人員通常必須使用死后樣本來研究人類胚胎，因為許多標記活細胞的工具都涉及對它們進行基因改造以產(chǎn)生熒光蛋白。 Plachta 和他的同事開發(fā)了一種使用熒光染料的解決方法，可以簡單地將其添加到樣品中以標記特定的細胞結(jié)構(gòu)。 本研究中使用的胚胎是通過 IVF 診所捐贈用于研究。Plachta 說，它們正處于發(fā)育的早期階段——每個僅由 60-100 個細胞組成——并且還沒有任何完全形成的組織或器官。 從雞蛋到動物：追溯胚胎的第一步 研究人員使用了 SPY650-DNA（一種標記基因組 DNA 的熒光染料）和 SPY555-actin（標記形成細胞骨架的 F-肌動蛋白）。然后，他們使用強大的激光掃描顯微鏡觀察了數(shù)十個活胚胎在發(fā)育的前 40 小時內(nèi)的情況。 “我們可以看到這些細胞分裂和染色體分離，我們甚至可以實時捕獲染色體分離缺陷，”普拉赫塔說。 例如，研究人員觀察到，胚胎外層（稱為滋養(yǎng)外胚層）的細胞在稱為間期的細胞復制階段（細胞在該階段復制其 DNA）會丟失一些 DNA。 此類錯誤可能與染色體異常有關，例如非整倍性，這是一種以早期胚胎中染色體過多或缺失為特征的疾病，與妊娠失敗和植入失敗有關。 紐約市哥倫比亞大學的生育專家 Zev Williams 表示：“了解非整倍體何時發(fā)生，讓我們有機會進行干預并嘗試糾正問題?！?他補充說，最新的圖像“以前所未有的清晰度”揭示了胚胎發(fā)育的最初幾天。 不像老鼠 研究人員還能夠比較人類胚胎和小鼠胚胎中的關鍵事件——這些事件通常被用作研究胚胎發(fā)育的模型。他們觀察到一些重要的差異。例如，一種稱為壓縮的過程涉及細胞形狀的改變，在人類胚胎中從 12 細胞階段開始，而在小鼠中則從 8 細胞階段開始；在人類胚胎中，這一過程也更加異步，導致內(nèi)部和外部細胞形成的變化。 “檢測這些微小的變化使得這篇論文如此新穎，”密蘇里州圣路易斯華盛頓大學的細胞生物學家 Sade Clayton 說?！斑@些微小的差異實際上可能[轉(zhuǎn)化為]子宮發(fā)育方面相當大的差異?！? 作者希望在這項研究的基礎上，使用低強度激光顯微鏡對人類胚胎進行更長時間的成像，并結(jié)合其他可以標記不同結(jié)構(gòu)（例如細胞膜）的染料。 普拉赫塔說，這項技術(shù)有一天甚至可能會應用于臨床。“將來，我們可以使用這種實時成像方法在診所中無創(chuàng)地跟蹤胚胎，”他說。他補充說，這可能成為在植入前確定“哪個胚胎可能具有最佳潛力”的測試的一部分。