“全球首台”显微镜看清生命最初5天
发布时间：2026-07-02
信息来源：北京日报
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信息来源：北京日报
通过试管技术，受精卵在培养皿中开始了第一次卵裂，一变二、二变四、四变八……生命最初的5天“闯关”就此开启。然而，在这关键的120小时里，超过半数的试管胚胎会悄然停止发育，这也成了辅助生殖技术长久以来无法解释的难题。
直到清华大学生物医学交叉研究院助理教授、北京生命科学研究所研究员苏俊带领团队，透过显微镜第一次清晰地捕捉到了这5天里每一次细胞分裂的细节，问题的答案才逐渐浮出水面。
苏俊带领团队搭建了全球首台高通量双视野活细胞光片显微镜，通过优化和开发配套的活细胞标记和图像处理方法，首次拍摄到着床前胚胎发育最初120小时的连续高清画面。科研人员还进一步发现了这个阶段胚胎发育停滞的两大原因，为寻找临床防治策略提供了理论基础和方向。
苏俊直言，此前从来没有研究团队能拿到生命最初5天的完整“实况录像”。“这是因为人类胚胎很脆弱，传统显微设备光毒性高，就像用强光手电筒反复照射脆弱的胚胎，连续拍摄数小时后，激光带来的光毒性会对胚胎造成不可逆的损伤。”他说，受到成像技术的限制，此前的显微镜只能对该过程进行24小时至48小时的连续观察，无法覆盖完整发育周期。而且，不同胚胎、不同阶段的数据不能被拼接在一起，碎片化的观测数据导致胚胎发育停滞的核心机制始终未能被完整解析。
为了攻克这一难题，苏俊带领团队搭建了全球首台高通量双视野活细胞光片显微镜。这台完全自主研发的设备，采用了低光毒性的双侧光片扫描技术，搭配团队专门优化的活细胞荧光探针和图像反卷积算法，把对胚胎的光照伤害降到最低。在完全不影响胚胎正常发育的前提下，它能以12分钟为一个时间节点，对胚胎进行深度达300微米的连续扫描。
这些连续影像带来的第一个颠覆性发现，直接推翻了领域内多年的共识。此前学界普遍认为，人类胚胎是在精子和卵子刚结合后的第一次卵裂时最容易出错，绝大多数早期发育异常都发生在第一次卵裂时。然而，连续的高清追踪却给出了完全不同的答案：超过70%的早期停滞胚胎在第二次卵裂时均发生了纺锤体异常，且前三次卵裂中，只有第二次卵裂的异常能预测着床前胚胎发育的结局。
顺着这个线索，团队通过一系列的实验与分析，最终找到了异常的源头：胚胎在第二次卵裂时易发生纺锤体异常，这会直接导致染色体异常，继而在三次分裂内引发胚胎细胞周期停滞。基于该发现，他们还研发出了安全干预方案，在关键发育窗口期施加抑制剂，可提升正常胚胎比例，且不损伤健康胚胎。苏俊说，该策略未来有望用于早期卵裂停滞的临床防治。
此外，团队还发现，晚期停滞胚胎遗传物质正常，但过度内质网应激会打乱蛋白表达平衡，缺失囊胚发育关键蛋白，导致胚胎发育终止。目前，他们已搭建动物模型，筛选临床适用的小分子抑制剂，为解决晚期胚胎停滞提供新方案。
苏俊表示，本次研究填补了人类早期胚胎发育机制的研究空白，为优化试管婴儿技术、提升妊娠成功率等提供了坚实的科学依据。依托这项研究，更多原本在生命最初5天止步的胚胎，有望顺利拿到母体子宫的“入场券”。
相关成果于6月11日以《人类着床前发育低效的两个成因》为题在生物学国际期刊《细胞》上发表。
过去约10年里，苏俊一直专注于胚胎发育的研究。他表示，未来将带领团队继续深耕生殖医学领域，进一步探究人类胚胎第6天到第14天发育的过程，并在此基础上建立更高效、更安全的胚胎着床后发育评估体系。
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