北京时间2025年12月16日晚，清华大学生命科学学院米达团队与清华大学基础医学院郭增才团队合作，在《细胞》（Cell）上在线发表题为“Intravital observation of neuronal and immune cell dynamics in the developing mammalian brain（哺乳动物发育大脑中神经元与免疫细胞动态的活体观察）”的研究论文。
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。
清华大学生命科学学院博士生龙真，医学院博士生于永震与生命科学学院博士生贺辰祎为论文共同第一作者，清华大学生命科学学院米达副教授与基础医学院郭增才副教授为论文共同通讯作者。
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哺乳动物大脑皮层由高度异质性的细胞谱系构成，包括神经元（如兴奋性谷氨酸能神经元与抑制性γ-氨基丁酸能神经元）以及非神经元细胞（如神经胶质细胞、免疫细胞和血管细胞等）。在哺乳动物大脑发育过程中，神经元与免疫细胞通过不同细胞运动模式响应环境变化，并与周围细胞发生互作。神经元的精准迁移、免疫细胞的环境监督以及神经-血管-免疫细胞间的动态互作，对于大脑皮层发育与稳态维持至关重要。然而，传统基于急性脑切片成像手段的大脑发育研究会破坏大脑完整性、脑内血管网络以及免疫细胞的生理静息状态，加之现有胚胎活体成像技术在观测稳定性、视角多样性和操作便捷性等方面的局限，使得在体观测胚胎小鼠大脑中神经细胞动态行为面临重大挑战。
基于此，本研究开发了IMEE活体成像技术，通过辅助支持装置固定胚胎小鼠并结合双光子显微成像，实现了对E10.5至E16.5胚胎小鼠的长时程、大视野、高深度活体观测。IMEE技术成功克服了传统胚胎活体成像在观测稳定性、时长、视角及操作便捷性等方面的限制。
图1：IMEE活体观察不同发育时期的胚胎小鼠
研究人员综合应用新型胚胎小鼠活体成像技术IMEE、活体血管标记与向量场拓扑分析等方法，系统阐明了哺乳动物胚胎大脑内不同类型神经元与免疫细胞的动态行为，首次揭示了迁移神经元与血管网络、小胶质细胞之间的动态互作模式，并展示了病理条件下细胞行为的异常与响应。该工作为深入理解大脑发育过程中细胞对周围环境的适应机制提供了重要实验证据和理论依据，也为研究发育性脑疾病的致病机制提供了全新方法。
图2：哺乳动物发育大脑中神经元与免疫细胞动态的活体观察
感谢清华大学生命科学学院时松海院士、梁鑫教授、吴嘉敏教授对本研究的宝贵建议。本研究获国家科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金会、膜生物学全国重点实验室、清华-北大生命科学联合中心、清华大学“笃实”专项基金等经费支持。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.11.017
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来源：清华大学、小柯生命
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