器官發生只要是如何時空部署不同來源的細胞譜系以組裝哺乳動物的複雜器官結構。尤其是，作為第一功能器官的哺乳動物心臟的形成反映了精心編排的大量細胞，這些細胞在心管循環，膨脹，小梁內層的形成和合並過程中分裂和遷移，最終形成了四個室肌泵。許多先天性畸形是由異常的心臟生長導致的。然而，由於仍然缺乏提供關於細胞譜系的時空，整體信息的有效手段，因此尚不確定心室形成的細胞機制。
近日，北京大學何愛彬等在Nature Cell Biology上發表題為“Long-term, in toto live imaging of cardiomyocyte behaviour during mouse ventricle chamber formation at single-cell resolution”的文章，通過優化小鼠胚胎培養和安裝方法，開發垂直雙面照明光片顯微鏡併為其配備了集成的胚胎培養模塊以及心跳門控成像模塊來克服了技術難題。通過這種集成方法，以3分鐘的間隔實現了發育中的小鼠心臟的36小時全細胞分辨成像。
理想情況下，要精確描繪胚胎發生和器官發生的發展過程，應在一定時間內通過實時成像無創地跟蹤所有單個細胞。實時成像和數字重建的最新突破，通過精確追蹤細胞命運決定和整體血統景觀的描述，為解密形態發生規則開闢了一條新途徑。這為秀麗隱杆線蟲和果蠅胚胎的發育提供了新的基本理解，並且在使用光片顯微鏡的小鼠胚胎成像中也取得了進步，從而使卵黃囊擴張和胃形成的單細胞成像成為可能。由於技術上的挑戰，包括支持離體發育所需的嚴格培養條件，對實體器官成像所需的滲透深度以及在胚胎第8天（E8.0）左右出現自發性心跳，這樣它在哺乳動物心臟中的應用才成為可能。
研究人員通過使用一個實時成像系統，該系統包括一個配備有小鼠胚胎培養模塊的定製垂直光片顯微鏡，心跳門控成像策略和數字圖像處理框架，實現了以單細胞分辨率並以不間斷的細胞譜系長達1.5 d。Nppa +心肌細胞行為的四維景觀揭示了心室形成的藍圖，通過該藍圖，最外層心肌細胞的偏向向外遷移與細胞嵌入和水平分裂相結合。內部肌肉結構是通過雙重機制開發的：早期命運分離和涉及定向細胞分裂和定向遷移的透壁細胞排列。
因此，不間斷細胞譜系的實時成像重建為解密哺乳動物器官發生提供了一種轉化手段。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41556-020-0475-2
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