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、MRI等，但是均不能在細胞水平觀察胚胎發(fā)育的動態(tài)過程。近幾年來，研究者通過對體內(nèi)發(fā)育環(huán)境的研究，開發(fā)出了胚胎完全培養(yǎng)基，可以體外培養(yǎng)胚胎24-48小時，將細胞水平研究胚胎發(fā)育的動態(tài)過程擴展到器官形成早期。然而，隨著胎盤的形成，臍帶成為供應(yīng)胚胎發(fā)育的唯一營養(yǎng)來源，通過血液循環(huán)提供營養(yǎng)支持胚胎發(fā)育，目前尚沒有模擬臍帶提供營養(yǎng)的研究方法，因此，從臍帶形成至出生在細胞水平直接觀察胚胎發(fā)育的動態(tài)過程仍屬空白。

4月10日出版的《科學(xué)》雜志以西安交通大學(xué)為第一作者/共同通訊作者單位發(fā)表了第二附屬醫(yī)院的合作研究成果，介紹了一種研究胚胎發(fā)育的活體成像技術(shù)，通過不同發(fā)育階段的“腹窗”，實現(xiàn)了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。通過轉(zhuǎn)基因小鼠，研究者觀察到了神經(jīng)遞質(zhì)傳遞、大腦形成早期神經(jīng)嵴細胞分化的血管周細胞、視網(wǎng)膜發(fā)育過程中的細胞自噬、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)記特定細胞，觀察了細胞分裂及遷移。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)嵴細胞和鼠神經(jīng)嵴細胞的嵌合差異。

這項研究實現(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胞的命運決定，并進行細胞譜系分析。結(jié)合其他生物醫(yī)學(xué)技術(shù)，可以修飾、編輯胚胎發(fā)育中的特定細胞并研究該細胞的生物學(xué)特性，為基因治療提供了一個研究模型。通過構(gòu)建人鼠嵌合體，可以對人類干細胞/前體細胞進行研究。

該方法是胚胎研究領(lǐng)域的一項重要技術(shù)，實現(xiàn)了像研究斑馬魚一樣觀察哺乳動物的胚胎發(fā)育過程。同時，該方法為活體直接觀察，較體外培養(yǎng)保真度更高，可以準(zhǔn)確研究胚胎發(fā)育過程中的各種科學(xué)問題，為胚胎研究打開了一扇“窗”。

該研究由西安交通大學(xué)、杜克大學(xué)、麻省理工學(xué)院合作完成，西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院為該論文的第一作者單位和共同通訊作者單位，二附院黃強副研究員為論文的第一作者，并與麻省理工學(xué)院美國三院院士Rudolf Jaenisch教授和杜克大學(xué)XilingShen教授一同為文章的共同通訊作者。本研究得到了國家自然科學(xué)基金、陜西省科技新星、陜西省自然科學(xué)基金以及國家留學(xué)基金委的共同資助。

黃強,36歲,西安交通大學(xué)二附院副研究員、博士生導(dǎo)師，中華醫(yī)學(xué)會小兒外科分會青年委員，國家自然科學(xué)基金通信評委，2013年博士畢業(yè)于西安交通大學(xué)，2015年晉升副教授，2017年5月遴選為博士生導(dǎo)師，2017年9月至今于杜克大學(xué)從事博士后研究，主持國家自然科學(xué)基金兩項，其余課題5項，在CMLS、Cell Signaling等雜志發(fā)表論文10余篇。擅長腹腔鏡微創(chuàng)治療小兒外科常見病，如膽總管囊腫、先天性巨結(jié)腸、腎盂輸尿管連接處梗阻等。

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