研究人员使用实时形成的3D心脏图像，首次确定了心脏细胞的来源，这些图像是在活鼠胚胎内获取的。
伦敦大学学院(UCL)和弗朗西斯·克里克研究所的研究人员首次利用在活鼠胚胎内实时形成的3D心脏图像，确定了心脏细胞的来源。
这项研究发表在The EMBO Journal上，研究团队使用了一种称为先进光片显微镜的技术，对一种特殊工程的小鼠模型进行了观察。这是一种利用薄光束照亮和拍摄微小样本的详细图片，从而在不损害活组织的情况下创建清晰的3D图像的方法。
通过这种方法，他们能够追踪个体细胞在两天内移动和分裂的过程，从一个叫做胚泡期的关键发育阶段，到原始心脏开始成形的时刻。这使研究人员能够识别心脏的细胞起源。
胚泡期是细胞开始专业化并组织身体主要结构（包括心脏）的过程。在人类中，这一过程发生在妊娠的第二周。
研究人员表示，研究结果可能会彻底改变科学家对先天性心脏缺陷的理解和治疗方式。
资深作者肯佐·伊万诺维奇博士（UCL大奥蒙德街儿童健康研究所和英国心脏基金会中级研究员）表示：“这是我们第一次能够在哺乳动物发育过程中如此接近、如此长时间地观察心脏细胞。我们首先必须在培养皿中可靠地培养胚胎，从几个小时到几天，而我们发现的结果完全出乎意料。”
研究团队使用荧光标记对心脏肌肉细胞（称为心肌细胞）进行了标记，使其发出不同颜色的光。结合光片显微镜，这一创新使研究人员能够创建详细的延时视频。
在40小时内每两分钟捕获一次快照，产生了前所未有的空间分辨率图像。
生成的视频展示了细胞如何移动、分裂并形成胚胎的第一个部分，如心脏。每个发光的心肌细胞随后可以追溯到更早的细胞，使科学家能够创建细胞的家谱。这帮助他们确切地看到在胚胎中最早生成仅构成心脏的细胞的时间和地点。
在最早的阶段，胚胎细胞是多潜能的（能够变成各种细胞类型）。这些细胞不仅包括心脏细胞，还有其他细胞，如内皮细胞，这类细胞衬里血管和心腔的内表面。
然而，研究人员发现，在胚泡期早期阶段（通常在首次细胞分裂后4到5小时内），仅对心脏做出贡献的细胞迅速出现，并表现出高度有序的行为。
它们不是随意移动，而是遵循特定路径——仿佛它们已经知道自己要去哪里以及将要扮演的角色，无论是贡献给心室（心脏的泵血腔室）还是心房（血液从身体和肺进入心脏的地方）。
伊万诺维奇博士表示：“我们的发现表明，心脏命运的决定和细胞的定向移动可能在胚胎中比目前模型所暗示的更早受到调节。”
“这从根本上改变了我们对心脏发育的理解，表明看似混乱的细胞迁移实际上是由隐藏的模式所支配，这些模式确保了心脏的正常形成。”
首席作者、博士生沙伊玛·阿布卡尔（UCL大奥蒙德街儿童健康研究所和UCL心血管科学研究所）表示：“我们现在正在研究协调心脏早期发育过程中细胞运动复杂舞蹈的信号。”
“心脏并不来自于单一细胞群体，而是由在胚泡期不同时间和地点出现的多个不同细胞群体联合形成。”
研究的见解可能会彻底改变科学家对先天性心脏缺陷的理解和治疗，这种缺陷影响到近每100名婴儿中的1名。研究结果还可能加速在实验室中生长心脏组织以用于再生医学的进展。
伊万诺维奇博士表示：“未来，我们希望这项工作能帮助揭示器官形成的新机制。这将为组织工程的组织模式和形状精确编程提供设计原则。”
该研究得到了英国心脏基金会的支持。
