医学进展
2017年06月号
医学进展
HIV/AIDS 特别报道

法国科学家构建人胚早期发育的3D图像

作者:贺利军

几个世纪以来,人类发育的复杂性仍然是一个谜,由于社会文化、宗教及道德方面的原因,人类胚胎发生仍未被充分探索。在20世纪后半叶,实验胚胎学及相关技术的发展促成了对人类胚胎发育的首次描述。在20世纪中期,Franklin Mall及其同事收集、切片、染色了成千上万个人类胚胎及胎儿。石蜡重建和三维(tridimensional,3D)胚胎模型被用于定义人类胚胎发生的阶段,今天仍在使用。这些数据仍出现在所有胚胎发生和发育生物学的现代教科书和图集中。最近,数字化病理组织切片以3D的形式被重建。虽然免疫组化研究早已开展,但缺乏3D信息,而此信息对于我们理解器官发生非常关键。
透明的小鼠全脑及胚胎可实现高分辨率成像。基于溶剂的清除方法包括溶剂清除器官的三维成像(three-dimensional imaging of solvent cleared organs,3DISCO)技术及其衍生技术iDISCO、iDiSCO+和uDISCO,并与全组织包埋免疫荧光技术完全兼容。光片荧光显微镜(light sheet fluorescence microscopy,LSFM)技术的兴起促进了大物体成像的进步。
法国巴黎索邦大学的Morgane belle等人运用全标本包埋免疫染色技术、3DISCO清除技术和光片成像技术构建了孕早期人类胚胎发育的3D细胞地图。研究人员提供了发育中的外周神经、肌肉、血管、心肺和泌尿生殖系统的高分辨率3D图像。他们发现,成人样的皮肤神经分布模式在孕早期结束前便被建立,并在神经分支方面表现出不同个体及个体内部的变异。他们还发现了男性与女性生殖道血管化存在差异(伴随性别决定)的证据。
虽然该研究未得出明确的结论,但研究人员已获得了孕早期胎儿神经发育程度的清晰图像,神经系统的发育可能比既往认为的更早发生,这可能提示胎儿在孕早期便可感觉疼痛。这项工作为研究人类在细胞水平和分子水平上的发育轴线铺平了道路,这将对我们理解人类正常发育和疾病发生发挥重要作用。(作者:贺利军)
参考文献:Cell 2017;169:161-173

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