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搭建全球首台高通量双视野活细胞光片显微镜 我国学者探明人类胚胎发育停滞双重机制
2026年06月17日 10:36:54
来源：化工仪器网 作者：宋池 点击量：495
我国科研团队凭借全球首台高通量双视野活细胞光片显微镜，首次实现对人类着床前胚胎长达五天的连续观测，并据此揭示早期与晚期胚胎停滞分别由第二次卵裂中心体过度复制及内质网应激反应驱动，相关干预策略已进入临床前研究阶段。
北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院苏俊研究员团队近日取得重大技术突破，通过自主搭建的全球首台高通量双视野活细胞光片显微镜，首次实现对人类着床前胚胎长达五天的连续高清活体成像。基于这一技术平台，研究团队系统揭示了约半数人类胚胎在发育早期发生停滞的两大核心机制，相关成果于6月11日发表于国际顶级学术期刊《细胞》(Cell)。
人类胚胎极其脆弱，常规共聚焦或双光子显微镜的光毒性较高，仅能连续观察24至48小时，无法覆盖从受精卵到囊胚形成所需的约120小时全周期。苏俊团队于三年前自主搭建了全球首台高通量双视野活细胞光片显微镜。该设备采用低光毒性的光片扫描模式，结合双视野同步采集和优化算法，可在不影响胚胎正常发育的前提下，以12分钟的拍摄间隔、300微米的成像深度，连续记录胚胎发育全过程。研究中，团队利用该平台对超过150枚人类和食蟹猴胚胎进行了长达五天的连续观察，累计追踪2000余次细胞分裂事件，获得了迄今最完整的人类着床前胚胎发育动态数据集。
长期困扰辅助生殖领域的胚胎发育停滞，此前成因不明。通过连续活体成像，研究团队首次发现，早期(前三日)与晚期(第四日)停滞由截然不同的机制驱动。
早期停滞主要发生在第二次卵裂(二细胞阶段)。数据显示，第一次卵裂时纺锤体异常率仅约5%，第二次卵裂则骤升至30%–45%，第三次卵裂回落至5%并持续降低。进一步研究表明，异常源于中心体过度复制——人类受精卵中，精子携带的中心粒重建中心体，而在二细胞阶段首次复制时出错率高达约40%。错误复制导致多极纺锤体形成，进而引发染色体错误分配，最终使胚胎细胞周期停滞。超过70%的早期停滞胚胎均检测到第二次卵裂时的纺锤体异常。
研究团队还发现，在二细胞阶段短暂施加低浓度PLK4抑制剂centrinone，可有效抑制中心体过度复制，将中心体正常细胞比例从40%提升至80%，且对正常胚胎无不良影响。该策略已申请国际专利，计划推进临床转化。
晚期停滞(桑椹胚阶段)则与染色体异常无关。单胚胎蛋白质组学分析显示，停滞的桑椹胚出现显著的内质网应激反应，导致细胞连接和极性相关蛋白表达紊乱，阻碍囊胚形成所需的关键蛋白合成。研究团队目前正筛选针对晚期停滞的小分子抑制剂。
该研究不仅首次阐明了人类着床前胚胎发育停滞的双重机制，也为优化辅助生殖技术提供了明确干预靶点。研究由科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、阿里巴巴达摩院青橙奖等资助。团队下一步将探索胚胎着床后的发育机制，并搭建安全性更高的胚胎评估与干预体系。
资料来源：清华大学新闻网
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