活细胞成像助力揭示了胚胎发育停滞的两大核心成因
2026-07-09 来源:本站 点击次数:50
近日，清华大学生物医学交叉研究院、北京生命科学研究所苏俊团队在国际顶刊 《Cell》 上发表了一项重磅研究。他们利用自主研发的全球首台高通量双视野活细胞光片显微镜，首次完整高清拍摄了人类胚胎着床前长达120小时的连续发育全过程，并揭示了胚胎发育停滞的两大核心成因。
这项突破的背后，有一个关键词贯穿始终——活细胞成像。
一、为什么活细胞成像如此重要？
灵长类胚胎极其珍贵且脆弱，高强度的激光照射会对其造成不可逆的伤害——常规的共聚焦或双光子显微成像技术最多只能连续观察24到48小时。
然而，从受精到囊胚形成，需要整整120个小时。与发育停滞相关的异常变化可能发生在五天内的任一节点，而传统技术既看不全、也看不长。更关键的是，不同胚胎、不同阶段的数据无法拼接，科学家始终无法完整还原人类胚胎发育的真实动态。
这正是活细胞成像技术的不可替代之处——它能够在维持样本生理活性的前提下，获取连续时间序列上的动态数据，而传统方法多局限于固定时间点的终点法检测，无法反映过程的时序性和异质性。
图1.着床前胚胎长时程荧光活细胞成像的技术路线
苏俊老师团队搭建的这台显微镜，采用低光毒性的双侧光片扫描和高效的双侧检测方式，结合新一代荧光活细胞化学探针和优化的图像反卷积算法，在不对胚胎造成任何伤害的前提下，以12分钟的拍摄间隔、300×300×2000纳米的体素大小，深度达300微米的长时程荧光活细胞显微成像，从而首次实现了着床前胚胎发育全5天的高清拍摄，为揭秘其发育停滞的原因提供了关键技术手段。
- 早期（前3天）胚胎停滞：超过70%的早期停滞胚胎在第二次卵裂时发生了纺锤体异常。
- 晚期（第4天）胚胎停滞：涉及内质网应激反应的激活。
- 基于此，团队已成功利用PLK4抑制剂调控纺锤体异常，成功将中心体正常细胞的比例从40%提升至80%，为临床转化奠定了坚实基础。
对于绝大多数从事细胞生物学、肿瘤研究、药物筛选等领域的实验室来说，活细胞成像的日常需求同样迫切：如何在维持细胞正常生长环境的前提下，实现长时间、高质量的实时观测？
这正是Celloger系列箱内活细胞成像仪的核心价值所在。
作为苏俊老师团队曾使用过的活细胞成像设备，Celloger系列为日常细胞生物学研究提供了一套即插即用的解决方案：
Celloger系列可直接置于标准CO₂培养箱内，在细胞正常生长环境下实现实时监测。无需反复开关箱门或将细胞频繁取出，最大限度减少对细胞生理状态的干扰。
2. 延时拍摄，捕捉动态全过程
预设时间表自动采集图像，快速合成延时视频。支持细胞增殖、迁移、凋亡、伤口愈合、细胞毒性、转染效率评估等长时间连续记录，让动态变化有据可查。
3. 明场+荧光双模式，适配多元应用
配备先进明场和荧光显微技术，支持多荧光通道同时成像。全自动聚焦与多点延时成像，可同时监测多个位置，大幅提升实验效率。
4. 高通量，满足规模化研究需求
适配96/384孔板，专为高通量实时分析设计，支持多板位耗材同时成像，覆盖伤口愈合、细胞迁移、共培养监测、细胞融合度分析等绝大多数细胞生物学实验场景。
5.智能算法自动化分析
内置智能图像分析算法，自动完成细胞计数、融合度评估、荧光强度分析及多参数定量分析，一键导出数据报告。无需人工手动处理，显著提升数据分析效率与结果的可重复性。
结语
苏俊团队的这项《Cell》研究充分体现了活细胞成像技术在灵长类胚胎发育研究中的不可替代性——唯有在维持样本生理活性的前提下进行连续动态观测，才能捕捉到发育停滞的真实成因。该技术路线对细胞生物学、药物筛选及临床转化研究均具有重要参考价值。
对于希望在生理条件下获取细胞真实动态数据的实验室而言，一台能够长期稳定运行于培养箱环境、兼具明场与荧光成像能力、且支持自动化分析的一体化活细胞成像设备，可显著降低实验操作扰动，提高长时程观测的数据质量和实验效率。
参考文献：
Li Z, Leng L, Zhai J, et al. Two distinct causes contribute to the low efficiency of human pre-implantation development. Cell. Published online June 11, 2026. doi:10.1016/j.cell.2026.05.037
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