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西安交大科研成果在《科学》发表

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4月10日出版的《科学》杂志刊登西安交通大学第二附属医院小儿外科黄强副研究员与杜克大学、麻省理工学院的合作研究成果。西安交通大学第二附属医院为该论文的第一完成单位和共同通讯作者单位,黄强为论文的第一作者。

哺乳动物胚胎发育是一个动态复杂的过程,既往研究方法包括组织染色、超声、OCT、MRI等均不能在细胞水平观察胚胎发育的动态过程。近年来研究者开发出了胚胎完全培养基,可以体外培养胚胎24-48小时,将细胞水平研究胚胎发育的动态过程扩展到器官形成早期。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支持胚胎发育,目前尚无模拟脐带提供营养的研究方法。从脐带形成至出生在细胞水平直接观察胚胎发育的动态过程尚属空白。

该研究介绍了一种研究胚胎发育的活体成像技术,通过不同发育阶段的“腹窗”,实现了高分辨成像观察小鼠胚胎第9.5天至出生的连续发育过程。通过转基因小鼠,研究者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。通过与子宫内电转技术结合在大脑中标记特定细胞,观察细胞分裂及迁移,并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。

该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的各种科学问题,为胚胎研究打开了一扇“窗”。

这是医学部首次在《科学》杂志以第一作者和共同通讯作者发表论著,实现了医学部在CNS正刊发表论著零的突破。本研究得到了国家自然科学基金、国家留学基金委基金、陕西省科技新星等项目的共同资助。

链接地址:https://science.sciencemag.org/content/368/6487/181

2020-04-10
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