清华大学最新Cell
来源：iNature 2025-12-19 09:33
这项工作突破了传统胚胎神经成像的技术瓶颈，为解析大脑发育过程中的神经-血管-免疫系统互作机制与协同发育机制开辟了全新的研究范式，凸显了胚胎活体成像技术在神经科学与脑疾病研究中的重要价值。
哺乳动物大脑包含多种神经元和免疫细胞类型，这些细胞表现出响应不同细胞外环境的动态运动。然而，技术限制使得在体内研究发育中的大脑中复杂的细胞运动变得困难。
2025年12月16日，清华大学米达、郭增才共同通讯在Cell在线发表题为Intravital observation of neuronal and immune cell dynamics in the developing mammalian brain的研究论文。该研究建立了体外固定胚胎活体成像（IMEE）方法，用于对小鼠胚胎进行长期、大视场、深深度成像，具有视角灵活性、程序简单性和功能适用性。
研究人员通过将IMEE与子宫内眶后注射和矢量场拓扑分析相结合，描述了不同的神经元迁移模式，并说明了大脑发育过程中生理条件和环境应激下神经元、免疫细胞和脉管系统之间的相互作用。结果表明，神经元迁移指导和免疫监视取决于细胞通过体细胞或过程的不同运动模式对局部环境的适应。
该研究为神经细胞在发育过程中的环境适应性提供了重要的见解。
哺乳动物大脑皮层是一个复杂、高度组织化的结构，由神经元（兴奋性谷氨酸能神经元和抑制性GABA能神经元）和非神经元细胞（巨胶质细胞、免疫细胞和内皮细胞）组成。在皮质发育过程中，神经元起源于大脑内心室区 (VZ) 内的祖细胞，而小胶质细胞（大脑的免疫细胞）则起源于早期红细胞-骨髓细胞脑外卵黄囊中的祖细胞（EMP）。神经元精确时空分布的建立和小胶质细胞的持续保护对于皮质发育都是不可或缺的。
动态细胞运动促进神经元迁移和胚胎小胶质细胞的监视功能。一方面，新生神经元以不同的细胞运动模式在不同的皮质区域迁移，然而，迁移的中间神经元与其局部环境中的非神经元细胞（例如内皮细胞和小胶质细胞）相互作用的方式尚未在体内进行研究。另一方面，静止的小胶质细胞通过细胞过程的动态运动来监测其局部环境，并准备转变为激活状态以响应环境压力，这在成人中得到了广泛研究。
然而，对于胚胎小胶质细胞，对其在生理环境中或对环境应激的动态运动的延时研究很少。
尽管强烈希望对细胞动力学进行活体成像，但大多数研究采用离体方法，这面临不可避免的局限性。首先，使用急性脑切片进行延时成像的离体研究受到从血管循环系统分离导致的血流缺乏的限制。其次，脑组织切片破坏了中枢神经系统(CNS)的稳态，其中小胶质细胞在非生理免疫反应中被激活。
上述限制认为离体延时方法不适合研究生理条件下的细胞动力学，特别是与血管或小胶质细胞相关的细胞动力学。
机理模式图（图源自Cell ）
现有的小鼠胚胎活体成像方法仍然有限。例如，内部制动策略可实现全天观察，但存在固定不稳定、视野受限和操作复杂的问题。现有的外部制动方法涉及排空羊水，破坏子宫内环境，且仅允许短暂的成像窗口。此外，这些生命体内成像方法尚未优化用于可视化哺乳动物胚胎大脑中的血管或免疫相关相互作用。
该研究开发了一种高稳定性、多视角、长时程的胚胎小鼠宫内活体成像技术（IMEE），首次在体阐明了胚胎小鼠大脑皮层内抑制性神经元与血管网络及小胶质细胞间的动态互作模式。
研究还为神经发育性疾病模型小鼠中神经元迁移异常提供了全新在体证据，同时解析了胚胎免疫细胞在响应环境压力时的动态行为模式。这项工作突破了传统胚胎神经成像的技术瓶颈，为解析大脑发育过程中的神经-血管-免疫系统互作机制与协同发育机制开辟了全新的研究范式，凸显了胚胎活体成像技术在神经科学与脑疾病研究中的重要价值。
原文链接：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)01313-3
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