Nature：X射线新技术成像活体胚胎
生物学家一直希望在活体内，以亚细胞的分辨率观察胚胎结构的变化，以分析细胞在发育过程中的行为。重要的形态发生运动贯穿着整个胚胎发育阶段，特别是当原肠胚形成时，发生了一系列剧烈而协调的细胞运动，驱动胚胎形成复杂的多层结构。
此前，人们已经通过荧光显微镜、核磁共振成像等技术，对非洲爪蟾和斑马鱼胚胎进行了体外和体内实验，分析了发育阶段细胞和组织的运动。但这些技术无法在不透明的活体胚胎中，成像高分辨率的细胞行为。
为此，卡尔斯鲁厄理工学院(Karlsruhe Institute of Technology)的科学家们开发了一种新型X射线技术，他们通过这一技术获得了一系列非洲爪蟾(Xenopus laevis)胚胎发育的高分辨率图像，并通过三维重建揭示了活体胚胎约两小时的发育过程，展现了胚胎中各个细胞的活动，文章发表在本周的Nature杂志上。传统X射线成像技术以X射线的吸收为基础，而这一新技术是基于X射线的衍射。
研究人员表示，X射线衍射可以对软组织进行高分辨率的成像。科学家利用这一技术，不仅能够对单个细胞及其结构组分进行解析，还可以观察到单个细胞的迁移和细胞网络的运动。
这种基于X射线衍射的新方法，能通过折射率的变化来区分类似的组织。不过，这一技术与传统的X射线吸收型成像不同，不仅不需要造影剂，X射线的量也大大减少。这在检测活体生物的敏感组织时特别有优势，例如非洲爪蟾的胚胎。研究人员利用这种新技术，在非洲爪蟾胚胎中分析了原肠胚形成时，各组织、腔室和细胞的运动和形态变化。
由数百个细胞组成的简单球形胚胎，在原肠胚形成阶段转变为复杂的多层次结构，其中已分化的组织会最终成为神经系统、肌肉和各种内部器官。就如著名发育生物学家 Lewis Wolpert 所说，原肠胚形成是生命中最重要的事件。
这项研究首次向人们展示了，活胚胎中细胞的相互作用，以及空腔的形成和消失过程。研究人员表示，细胞在迁移过程中形成功能性的细胞网络，这些网络会自动适应环境的改变。在迁移过程中，细胞特化成为未来器官的前体组织。
这项研究为人们提供了胚胎发育中重要的形态学和动态信息，定位了驱动组织和细胞迁移的核心区域。研究人员还指出，将野生型胚胎与突变体进行比较，能够揭示上述动态中的分子机制。非洲爪蟾是最重要的发育生物学模型之一，可以帮助人们进一步理解人类胚胎形成和相关疾病。
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