首次以影像捕捉心脏形成的瞬间
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Moment a heart begins to form captured in time-lapse for the first time – video
Biology
首次以影像捕捉心脏形成的瞬间
延时摄影揭示了小鼠胚胎中的心脏细胞在早期发育过程中如何开始自我组织。
Hannah Devlin Science correspondent Tue 13 May 2025 10.31 EDT Share
首次以非凡的延时影像捕捉到了心脏开始形成的瞬间。
这段视频揭示了小鼠胚胎中的心脏细胞如何在发育早期自发地组织成类似心脏的形状。科学家表示，这项技术可能为先天性心脏缺陷提供新的见解，这种缺陷影响了近百分之一的婴儿。
“这是我们第一次能够在哺乳动物发育过程中如此近距离、如此长时间地观察心脏细胞，”该研究的资深作者，University College London’s Great Ormond Street Institute of Child Health 的 Dr. Kenzo Ivanovitch 说。“我们首先必须可靠地在培养皿中长时间培养胚胎，从几个小时到几天不等，而我们发现的完全出乎意料。”
发育中胚胎的视频是使用一种名为 advanced light-sheet microscopy 的技术拍摄的。 这使得科学家能够追踪胚胎经历一个称为 gastrulation 的发育里程碑，此时胚胎开始形成不同的细胞谱系并开始建立身体的基本轴。
不久之后，心肌细胞会组织成一个大管，该管将继续分为多个部分，最终成为壁和腔室。在患有心脏缺陷的婴儿中，这个过程中可能会形成一个洞。
利用荧光标记物，研究小组标记了称为 cardiomyocytes 的心肌细胞，使它们发出不同的颜色。 每两分钟拍摄一次快照，持续 40 小时，显示细胞的移动、分裂和形成原始器官。 这使得该团队能够看到在胚胎中首次出现形成心脏的细胞的时间和地点。
研究人员发现，在 gastrulation 的早期（小鼠胚胎发育大约六天时），仅对心脏有贡献的细胞迅速出现，并以高度有组织的方式运作。 它们并没有随机移动，而是开始沿着不同的路径前进，无论是对心室（心脏的泵血腔）还是心房（血液从身体和肺部进入心脏的地方）做出贡献。
Ivanovitch 说：“我们的发现表明，在胚胎中，心脏命运的决定和定向细胞运动可能比当前的模型所认为的更早受到调节。” “这从根本上改变了我们对心脏发育的理解，因为它表明看似混乱的细胞迁移实际上是由隐藏的模式控制的，这些模式确保了心脏的正确形成。”
研究小组表示，这些见解可以促进对先天性心脏缺陷的理解和治疗，并加速在实验室中培养心脏组织以用于再生医学的进展。
这些发现发表在 the EMBO Journal 上。
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