人类早期胚胎发育历程
人类早期胚胎发育始于卵子受精，在此过程中形成了受精卵，受精卵随后进入卵裂期，会依次形成2细胞、4细胞、8细胞，然后发育成桑椹胚，再进一步发育成囊胚。囊胚在子宫着床后进入原肠运动，依次形成原肠胚、神经胚，并最终进入早期器官发生阶段。

根据人类早期胚胎的形态结构特征，大致可将胚胎期前60天的发育过程划分为23个不同的阶段，被称为卡内基阶段（Carnegie stage，CS）。在这一过程中，不同谱系祖细胞的命运受到严格调控来确保胚胎的正常发育。

类胚胎/胚胎模型
人类早期胚胎发育阶段对于胎儿的健康出生至关重要。然而，由于伦理和技术的限制，人类早期胚胎发育的具体调控机制仍未完全解密。除了人类胚胎体外培养技术以外，以干细胞为基础模拟人类真实胚胎结构的体外模型被成功构建，该模型被称为“类胚胎/胚胎模型”。

通常胚胎模型可大致分为两类：非整合型胚胎模型和整合型胚胎模型。这两类最大的区别在于：整合型胚胎模型通常包含胚内和胚外细胞类型，并具有发育成完整胎儿的潜力，而非整合型胚胎模型则不包含任何相关的胚外组织。

胚胎发育研究难点
异步性和异质性
胚胎模型发育并不同步，导致表型差异巨大。

数据有限
使用传统显微镜获得有限的图片，而无法记录完整胚胎发育过程。

工具的局限
传统的图像分析方法对于处理这些复杂、三维、低信噪比的生物图像常常力不从心，需要大量繁琐和主观的人工操作。

细胞实验流程图

如何捕捉细胞稍纵即逝的“生命瞬间”？
活细胞成像技术，正是您解答动态生物学问题的关键所在！
活细胞成像仪，一台安装在培养箱的实时记录细胞变化的显微镜，是一种综合了显微镜技术、图像处理技术和数据分析技术的先进科研工具，能够长时间实时观察和记录活体细胞形态变化的生物学过程。

活细胞成像仪在胚胎发育研究中的优势：从静态快照到动态电影

①动态记录胚胎发育过程
在维持胚胎活性和正常发育的前提下，进行数小时甚至数天的无损、连续成像，完整记录从受精卵到早期胚胎的每一个关键事件（如卵裂、囊胚形成等）。

②无侵入式观察，保护胚胎状态
可避免反复取出样品导致温度、CO2波动，减少对细胞的干扰。

③胚胎多维度信息获取
获取三维空间结构，还能生成动态发育图谱，直观展示细胞谱系追踪、组织形态发生等过程。

④提升统计与实验效率
每个胚胎都是自身的对照，大幅减少样本数量差异，提高数据一致性和可重复性。

活细胞成像仪
在胚胎发育研究中的文献案例
肿瘤易感基因101（TSG101）最初在成纤维细胞中被鉴定为抑癌基因，在早期发育阶段，Tsg101的缺失会导致细胞周期缺陷、溶酶体内结构异常和自噬空泡的积累，最终导致细胞的死亡。

在“Peripubertal requirement of Tsg101 in maintaining the integrity of membranous structures in mouse oocytes”这篇文章中，将Tsg101f/f小鼠与Zp3cre转基因小鼠杂交，以研究Tsg101基因对卵母细胞的特异性作用。实验老师通过实时活细胞成像分析系统监测卵母细胞形态变化，后通过免疫荧光染色、q-PCR、透射电镜等研究在Tsg101缺失的情况下导致卵母细胞死亡的原因。

研究人员从Tsg101f/f和Tsg101d/d小鼠身上收集了不同时期的卵母细胞并在体外进行了成熟过程观察。对不同时间的卵母细胞进行分组后进行实时成像观察，实验老师使用JuLI™ Stage活细胞成像分析系统延时记录，间隔1h拍摄一轮，共拍摄12h。通过图片&视频结果我们可以发现，处于 21-27 天的小鼠（I 组）和 28 天以上的小鼠的表型明显不同。Ⅰ组 Tsg101d/d 小鼠约 10% 的卵母细胞出现异常，而Ⅱ组 Tsg101d/d 小鼠高达 80% 的卵母细胞在 12 h 前退化或萎缩。