最新顯微技術創建小鼠胚胎髮育過程的4D圖像

利用新開發的顯微技術，科學家們已經能夠為小鼠早期胚胎的發育繪製出精細的4D圖像，可分辨精度直至單個細胞——這是對哺乳動物生命的最初階段迷人的一瞥。

成像過程在技術上被稱為自適應光片顯微鏡，它突破了以往的技術瓶頸。

對這些編製在一起的器官和組織以前所未有的直觀方式進行研究，將有助於推動未來的器官再生技術和篩查子宮內出現的胎兒健康隱患——任何涉及器官培育或修復的項目都可以從中受益。

「要做到這一點，首先需要了解器官是如何形成的，」來自馬里蘭州霍華德休斯醫學研究所的發育生物學家Kate McDole說，「你需要親眼看到真正的胚胎髮生了什麼。」

新式顯微鏡的工作原理是使用超薄激光束照射細胞。然後使用攝像機記錄被點亮的細胞並實時跟蹤它們的運動，如下圖所示。

K. MCDOLE ET AL./ CELL 2018，weibo：麻省理工科技評論

我們談論的是小鼠胚胎生命最開始的幾天，以前我們無法詳細地研究它。器官剛剛開始形成，科學家們也能夠捕捉到小鼠心臟的初始節拍。

這就是所謂的哺乳動物的原腸胚，而科學家正在努力了解更多。

連接到顯微鏡上的智能軟體不斷生成適於肉眼觀察的清晰圖像，動態地決策如何調整激光和鏡頭——演算法實現了跟蹤胚胎的位置和大小，並繪製出光片如何在樣本中移動，然後給出最佳觀測圖像——正是由於這些演算法，我們記錄下複雜生命形式的胚胎髮育過程的畫面——以前的研究主要集中在斑馬魚和果蠅的簡單胚胎上。

事實上，新的系統是如此方便實用，科學家可以記錄下單個細胞的生命旅程：它們前往哪裡，他們啟動了什麼基因，以及遭遇了哪些其他的細胞。

實驗中，計算機程序結合4個不同實驗里「平均」的小鼠胚胎繪製出4D圖像，並記錄下細胞分裂的時間和地點。

現在使用的是同一團隊製造的第六台顯微鏡；每一台都變得比之前的更精確、更強大、更有用。

目前，顯微鏡只能追蹤48小時內保存在非常特殊的實驗室條件下的小鼠胚胎，但是該技術的潛力非常巨大。

它可能使科學解開原腸胚的奧秘——確切地說就是哺乳動物如何從單個細胞發育成完整胚胎。

該研究已發表在Cell上，同時研究人員免費公開了顯微鏡、演算法工具和實驗中成像的數據。

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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