BRAIN Initiative

首例利用细胞活性延时成像聚焦肢体再生过程

用蔡司共聚焦与变倍显微镜对海洋类甲壳动物进行活体成像观察腿部肢体再生

这是研究人员首次记录成熟动物肢体截肢后再生过程中表皮细胞的反应。这项发表在eLife杂志上的研究提到,来自法国里昂功能基因组研究所(里昂功能基因组学研究所IGFL)的科研团队对海洋类甲壳动物-Parhyale hawaiensis的腿部肢体再生进行了持续的活体成像。本次活体成像使用了蔡司LSM 780激光共聚焦显微镜和蔡司Axio Zoom.V16变倍显微镜。Parhyale hawaiensis作为再生研究模型于2014年首次出现在《科学》杂志论文中,该论文的联合作者Michalis Averof是IGFL研究所主任,同时也是这项研究的主要负责人。

Averof称:“Parhyale hawaiensis这种海洋类甲壳动物非常适合用来进行肢体再生研究。该动物肢体的再生速度相对较快,成年Parhyale hawaiensis通常只需要一周时间就能够完全长出新腿。此外,它的肢体比较细小,特别适合整个肢体成像,同时观察再生过程中细胞内细节的变化。”为记录Parhyale hawaiensis腿部肢体再生的过程,研究团队利用荧光蛋白标记肢体表皮细胞。通过显微镜对肢体再生的过程进行持续成像,细胞内的荧光信号可帮助研究人员掌握每个细胞内的反应变化。本研究的第一作者Frederike Alwes表示:“通过使用这种方法,我们确定了肢体再生过程中一系列特定的活动与细胞行为。”


该研究还首次表明,在再生出的新肢体表皮中,没有特定的干细胞。相反,在腿部残肢中,大部分表皮细胞进行了分裂重组,参与构成新的肢体。Alwes解释称:“从传统意义上说,处于活跃期的成年截肢动物肢体在其再生期间,追踪其细胞情况有一定困难,因此对肢体再生时细胞行为的观察只能通过对固定样本成像来实现。一旦具备了随时间追踪单个细胞个体运动与行为的能力后,我们就能更好的理解再生过程中细胞的动态变化,这在固定样本中是无法实现的。”

“虽然我们的论文主要集中研究表皮细胞的行为,但我们计划将研究对象扩展到肢体再生中涉及到的所有不同类型的细胞。我们最终的研究目的是探索如何通过再生整个缺失的肢体来修复所受到的严重损伤。”

参考文献:

  1. Frederike Alwes, Camille Enjolras, Michalis Averof. Live imaging reveals the progenitors and cell dynamics of limb regeneration. eLife, 2016
  2. Nikolaos Konstantinides, Michalis Averof. A common cellular basis for muscle regeneration in arthropods and vertebrates. Science, 2014
  3. Homepage of the Averof Lab, IGFL, Lyon, France

本报道选自《每日科学》2016年10月25日刊