如何研究胚胎发育中的基因调控网络

利用三维多视角光片显微技术追踪组织形态发生中的细胞谱系

Developing embryos of different species at different stages during the elongation of their posterior body axis, from left to right in developmental time. The labelled regions in red depict a region of undifferentiated cells called the tailbud, with the corresponding region generated from that tissue shaded in grey. Upper row: lamprey; middle row: catshark; bottom row, zebrafish. This figure has been adapted from the following publication: Steventon, B., Duarte, F., Lagadec, R., Mazan, S., Nicolas, J.-F., & Hirsinger, E. (2016). Species tailoured contribution of volumetric growth and tissue convergence to posterior body elongation in vertebrates. Development, 2016. 143(10):1732-41 Developing_embryos_during_elongation_of_posterior_body_axis_teaser.jpg

欢迎参加由 Ben Steventon 博士与 Andrea Boni 博士主讲的点播网络研讨会,探索光片显微镜如何革新发育生物学研究。这项先进成像技术能对三维样本进行高速、大体积的活体成像,且光毒性低。通过用户案例了解光片显微镜如何深化我们对肠道类器官与脑类器官发育的认知,并深入解析徕卡显微系统 Viventis Deep 显微镜的技术原理及其在长时间成像中的应用。

本研讨会将带您了解:

  • 如何运用多视角光片显微技术追踪胚胎发育过程中的活体细胞谱系
  • 如何利用细胞追踪数据构建 影响形态发生中模式出现的基因调控网络假说的方法
  • 关于 Viventis Deep 显微镜在研究多种物种及胚胎模型发育过程中展现的独特多功能性

用于活体三维成像的先进光片显微技术

发育生物学中的一个核心问题是理解细胞命运决定如何在时空上被精确调控。诸如活体三维延时显微成像等技术,使得追踪细胞命运决定事件及随时间推移的细胞重组成为可能。这些成果正将我们对发育中模式形成的理解,从静态模型转向基于统计力学原理的动态系统。

在本网络研讨会录像中,Andrea Boni 博士深入探讨了光片显微技术如何成为三维样本活体成像的首选方法。光片显微技术因其高速成像能力和极低光毒性脱颖而出,特别适合活体样本的长时间研究。该技术使研究人员能够捕捉发育过程的精细细节,包括细胞动态变化和基因表达调控。

多视角光片显微技术追踪组织形态发生中的细胞谱系

剑桥大学Ben Steventon博士探讨了其在胚胎发育领域的研究工作,重点关注体轴建立过程及组织形态发生中的细胞行为动力学。他强调同时理解基因表达网络和组织形成的力学机制具有重要科学意义。

Steventon博士展示了斑马鱼原肠形成阶段的研究数据,重点阐述了运用多视角光片显微技术追踪细胞在特化与形态发生过程中的命运走向。其研究证实,这类先进成像技术可构建单细胞分辨率的精细命运图谱,从而揭示早期发育过程中细胞对不同组织类型的贡献机制。

随后,Boni 博士介绍了徕卡显微系统(Leica Microsystems)的 Viventis Deep 显微镜。这款设备采用开放式顶部构架,配备双视角照明与检测系统,便于样本装载和长时间成像。他阐述了该配置如何促进多种生物学过程的研究,包括肠道与脑类器官的发育。双视角系统通过减少光散射并提升穿透深度来增强图像质量,使得从大型多细胞系统中获取高分辨率图像成为可能。

Boni 博士进一步探讨了利用光片显微镜进行长时间活体成像的实际操作要点。开放式样本载物台的优势在于便于移液操作和培养基更换,使研究人员能够开展多样本成像实验。该系统配备的先进软件为执行复杂成像方案提供了灵活性,包括多位置成像和光片的自动校准功能。

会议以问答环节作结,演讲者们回应了观众提出的各类技术问题,如细胞体积的计算建模、用于实时成像的比例式探针应用,以及光片显微镜与不同样本制备方法的兼容性等。

通过实现对细胞动态和基因表达变化的细致观察,光片显微镜能帮助科学家们解析控制发育过程的复杂调控网络。

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