对斑马鱼进行成像一次一个细胞

莫格里奇研究所的一个新的成像项目可能是19世纪表现主义绘画的生物学。想想梵高的“星光之夜”，这是一系列微小的色彩组合，形成一个强大的形象。除了这个研究项目的画布将是斑马鱼，并且油漆将是发育中的胚胎的单个细胞。

Morgridge医学工程研究员Jan Huisken是一个雄心勃勃的项目的一部分，该项目旨在开发斑马鱼发育的完整细胞蓝图，从第一个细胞球到成年鱼。通过精确定义每个细胞在复杂生物体的全面发育中所起的作用，该项目可以对再生生物学产生巨大的益处。

该项目是美国国立卫生研究院(NIH)于10月2日宣布的“高风险，高回报研究计划”的2018年获奖者之一。该项目是美国国立卫生研究院院长办公室颁发的10项转型研究奖项之一，为研究人员的研究思路“可能创造或挑战现有范例”提供资金。

三个实验室将为这项工作贡献独特的专业知识。项目负责人David Traver是加州大学圣地亚哥分校的生物科学教授，他开发了独特的工具来识别，色彩可视化和跟踪斑马鱼干细胞。Sloan Kettering研究所的发育生物学家Zhirong Bao提供计算工具来跟踪细胞随时间的运动和功能。Huisken通过光片显微镜提供成像专业知识，可以对生活的斑马鱼胚胎进行非侵入性成像长达48小时。

Huisken表示，该项目最强大的功能是将这三个领域 - 标签，成像和跟踪 - 结合起来，做一些单独的实验室无法单独做的事情。

“我们希望在斑马鱼中实现一些只能在更小的生物体中实现的东西，”Huisken说。“我们设想创建一个科学家可以研究的地图集，看看所有的细胞谱系是如何形成的。”

今天，发展蓝图的完成仅限于模式生物c。线虫，一种相对简单的蠕虫，其早期开发的脚本几乎就像计算一样。但是在像斑马鱼这样的更复杂的生物体中，从一个体到另一个体的变异要大得多，这使得确定细胞命运变得更加困难。

该项目将使用激光标记系统为数百个早期细胞中的每一个随机分配不同的颜色。每个单元格的颜色与其邻居的颜色略有不同，允许研究人员跟踪他们的迁移。

有趣的是，这些细胞中的每一个的子细胞将携带与亲本相同的颜色。Huisken说这会在整个鱼身上产生马赛克的彩色图案。如果一组心脏细胞是特定的绿色阴影，他们将能够将这些细胞映射回原始来源。

Huisken说，通过光片显微镜进行的实时成像只能通过胚胎的前几天实际完成。在发育到成年后期，鱼将被固定，清除并用不同的光片配置快速成像。

Huisken实验室的另一个独特贡献将是一个绰号为Flamingo的显微镜。这种光学显微镜的迭代缩小到一个手提箱的大小，可以与具有易碎标本的生物实验室共享。加州大学圣地亚哥分校和斯隆凯特灵的实验室将能够使用Flamingo来完善他们的方法，而高通量成像可以集中在Morgridge。

斑马鱼区域理想的模式生物有很多原因。它们是半透明的，生长迅速并且高度多产 - 一对夫妇每天可以生产一千个胚胎。它们为每个器官的形成提供了一个生动的窗口。

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