快！来不及解释，想看着胚胎发育到出生？跟我上车

通讯员/西安交通大学第二附属医院买秋霞

编译整理/《医师报》融媒体记者王丽娜

世界上恐怕没有比精卵结合发育成胚胎，然后变成一个个小个体生命更令人惊叹的事情了。对于哺乳动物，这个过程里包含了神经系统、循环系统、呼吸系统等复杂身体系统的形成。之前科学家通过显微镜很好地观察斑马鱼胚胎各个时期的发育状况，因为斑马鱼的早期胚胎透明，又是在体外生长发育，对胚胎观察和操作很有利。但斑马鱼神经系统相对简单，代谢机制也不同，所以还是无法解决哺乳动物胚胎发育的诸多疑惑。

人工培育的斑马鱼胚胎

由于隔着子宫、皮肤，所以一直以来人们都是间接了解哺乳动物胚胎发育过程，无法直接揭示发育中的奥秘。

哺乳动物从受精卵一直到到器官形成早期的胚胎可以在体外培养基上进行。然而，随着胎盘的形成，脐带成为供应胚胎发育的唯一营养来源，通过血液循环提供营养支持胚胎发育，目前尚无像科幻片一样模拟脐带提供营养的方法，因此，从脐带形成至出生的过程只能在母体子宫内完成。

后面的胚胎发育过程也只能通过B超、MRI等方式间接观察，在细胞水平直接观察胚胎发育的动态过程仍属空白。

只有妇产科医生能看懂的胎儿超声

但这一空白已被中国科学家改写，4月10日，《科学》杂志发表了中国科学家《小鼠胚胎活体成像》研究成果。研究者在小鼠腹部开了一个直径10~15毫米的圆形或椭圆形（观察孕后期胚胎）“腹窗”可直接观察小鼠胚胎第9.5天至出生的连续发育过程。

拥有这一脑洞的是西安交大二附院儿科外科专家黄强、麻省理工学院美国三院院士Rudolf Jaenisch教授和杜克大学XilingShen教授等组成的跨学科团队。

Science网站截图

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这一系列操作通过表达荧光报告蛋白的转基因小鼠实现的，腹窗植入后，小鼠没有炎症、贫血，可正常喂养幼崽。所有8个植入圆形窗的小鼠都是顺产，而7个带有椭圆形窗的小鼠只有2个顺产，因为它们没有腹部收缩。在窗下胚胎发育的那只仔鼠与其兄弟姐妹生长无区别。

腹窗及剥离手术方案图

（A/B：胚胎窗；C：E9.5小鼠胚胎插图；D：手术方案）

研究者不止看到了像研究斑马鱼胚胎时一样可见的心跳，还观察到了神经递质传递、大脑形成、早期神经嵴细胞分化的血管周细胞、视网膜发育过程中的细胞自噬、腺病毒递送以及胎盘荧光化学药物转运等。

神经递质传递观察图

（H：观察示意图；I：观察部位；J：白色箭头示神经递质传递过程）

通过与子宫内电转技术结合在大脑中标记特定细胞，观察了细胞分裂及迁移。随后与麻省理工学院合作，在同一人鼠嵌合体中追踪了人神经嵴细胞和鼠神经嵴细胞的嵌合差异。

人神经嵴细胞和鼠神经嵴细胞嵌合进入小鼠胚胎观察图

（D：操作步骤；E~H两种细胞嵌合部位；I:嵌合区域24小时成像）

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这项研究实现了直视下观察

哺乳动物胚胎发育、

以高分辨成像活体观察

胚胎发育的动态过程，

有助于研究早期器官形成过程中

不同干细胞的命运决定，

并进行细胞谱系分析。

结合其他生物医学技术，

可以修饰、编辑胚胎发育中的特定细胞

并研究该细胞的生物学特性，

为基因治疗提供了一个研究模型。

通过构建人鼠嵌合体，

可以对人类干细胞/前体细胞进行研究。

该方法是胚胎研究领域的一项重要技术，

实现了像研究斑马鱼一样

观察哺乳动物的胚胎发育过程。

同时，该方法为活体直接观察，

较体外培养保真度更高，

可以准确研究胚胎发育过程中

各种科学问题，

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本研究

本研究由西安交通大学、杜克大学、麻省理工学院合作完成，西安交通大学第二附属医院为该论文的第一作者单位和共同通讯作者单位，二附院黄强副研究员为论文的第一作者，并与麻省理工学院美国三院院士Rudolf Jaenisch教授和杜克大学XilingShen教授一同为文章的共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、陕西省科技新星、陕西省自然科学基金以及国家留学基金委的共同资助。

黄强

黄强,36岁,西安交通大学二附院副研究员、博士生导师，中华医学会小儿外科分会青年委员，国家自然科学基金通信评委，2013年博士毕业于西安交通大学，2015年晋升副教授，2017年5月遴选为博士生导师，2017年9月至今于杜克大学从事博士后研究，主持国家自然科学基金两项，其余课题5项，在CMLS、Cell Signaling等杂志发表论文10余篇。擅长腹腔镜微创治疗小儿外科常见病，如胆总管囊肿、先天性巨结肠、肾盂输尿管连接处梗阻等。

编辑：王丽娜

审核：裘佳