器官发生只要是如何时空部署不同来源的细胞谱系以组装哺乳动物的复杂器官结构。尤其是，作为第一功能器官的哺乳动物心脏的形成反映了精心编排的大量细胞，这些细胞在心管循环，膨胀，小梁内层的形成和合并过程中分裂和迁移，最终形成了四个室肌泵。许多先天性畸形是由异常的心脏生长导致的。然而，由于仍然缺乏提供关于细胞谱系的时空，整体信息的有效手段，因此尚不确定心室形成的细胞机制。
近日，北京大学何爱彬等在Nature Cell Biology上发表题为“Long-term, in toto live imaging of cardiomyocyte behaviour during mouse ventricle chamber formation at single-cell resolution”的文章，通过优化小鼠胚胎培养和安装方法，开发垂直双面照明光片显微镜并为其配备了集成的胚胎培养模块以及心跳门控成像模块来克服了技术难题。通过这种集成方法，以3分钟的间隔实现了发育中的小鼠心脏的36小时全细胞分辨成像。
理想情况下，要精确描绘胚胎发生和器官发生的发展过程，应在一定时间内通过实时成像无创地跟踪所有单个细胞。实时成像和数字重建的最新突破，通过精确追踪细胞命运决定和整体血统景观的描述，为解密形态发生规则开辟了一条新途径。这为秀丽隐杆线虫和果蝇胚胎的发育提供了新的基本理解，并且在使用光片显微镜的小鼠胚胎成像中也取得了进步，从而使卵黄囊扩张和胃形成的单细胞成像成为可能。由于技术上的挑战，包括支持离体发育所需的严格培养条件，对实体器官成像所需的渗透深度以及在胚胎第8天（E8.0）左右出现自发性心跳，这样它在哺乳动物心脏中的应用才成为可能。
研究人员通过使用一个实时成像系统，该系统包括一个配备有小鼠胚胎培养模块的定制垂直光片显微镜，心跳门控成像策略和数字图像处理框架，实现了以单细胞分辨率并以不间断的细胞谱系长达1.5 d。Nppa +心肌细胞行为的四维景观揭示了心室形成的蓝图，通过该蓝图，最外层心肌细胞的偏向向外迁移与细胞嵌入和水平分裂相结合。内部肌肉结构是通过双重机制开发的：早期命运分离和涉及定向细胞分裂和定向迁移的透壁细胞排列。
因此，不间断细胞谱系的实时成像重建为解密哺乳动物器官发生提供了一种转化手段。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41556-020-0475-2
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