用实时影像捕捉人类胚胎发育异常的细胞行为

体外人类胚胎的培育革新了生殖医学，也为研究人类早期发育基础提供了可能。然而，人类植入前胚胎常出现多种形态缺陷，与发育不良和着床困难相关。此前，静态成像、基因检测等方法存在局限，无法实时观察缺陷形成过程。本研究采用实时胚胎成像结合计算分析，首次实时捕捉到这些缺陷产生的具体异常细胞行为。

首先，对固定胚胎的静态分析发现了多种缺陷，包括微核、胞质DNA结构、多核细胞、染色体分布异常、细胞碎片及异常大细胞（提示细胞周期停滞）等。但静态分析无法揭示这些缺陷的形成过程。

通过实时成像，研究捕捉到多种异常细胞行为：1. 有丝分裂错误：如染色体滞后（在中期或后期未能与其他染色体一起排列或分离，形成微核并持续存在于细胞质中）、染色体无法进入后期导致核形态异常。2. 多极有丝分裂：细胞形成三极纺锤体，染色体分离为三个核结构，子细胞还会继承这种错误并再次发生多极分裂。3. 胞质分裂错误：分裂沟形成位置异常，导致一个子细胞含双核、另一个无核。4. 异常有丝分裂进程：染色体在细胞质中分散，随后细胞发生 blebbing（膜泡形成）和碎片化，产生含DNA或不含DNA的碎片。

研究表明，有丝分裂和胞质分裂过程中的错误是人类胚胎发育失败的主要原因。可能机制包括外部压力（如卵母细胞年龄、培养条件）和内部发育转换（如纺锤体组装、极性建立等协调机制易出错）。胚胎对缺陷细胞的耐受性较高，可能有利于滋养外胚层快速扩张以支持着床，体现了哺乳动物发育的调节特性。这些发现为理解胚胎质量和发育失败机制提供了新视角。