它经过2细胞、4细胞、8细胞、16细胞这种逐级的分裂，形成了一个细胞团，叫囊胚。然后在胚胎的母体，子宫进入着床之后，它进入一个快速的细胞增殖和繁殖的过程。

如果我们把胚胎的发育过程当作一首美妙的音乐，仔细聆听，可以看到在胚胎受精这一刻是有一个惊心动魄的巨响，然后在2细胞、4细胞不断分裂中，又是一首舒缓的音乐。

在胚胎发育的特定阶段，我们又可以听到紧锣密鼓的，非常紧张的，有不同乐器加入进来，所以它是一个旋律异常美妙的协奏曲。

我们人体所有的细胞将近有50万亿个，也有几百种类型，它们都来自胚胎早期的一个受精卵。

这样的一个过程，同样包含了丰富的时间和空间的信息，这么高容量的时间和空间的信息，如何折叠进单个细胞，然后在发育过程中又逐渐展开呢？这就是我想回答的问题。

胚胎发育中的编码规律

我在美国受到生物计算学训练之后，一直想解开胚胎发育中时间和空间的编码规律。

在早期胚胎发育中，有一个非常重要的时刻，我们叫它原肠运动，通过这个运动，使人体所有细胞最终走向一个特定的命运。

但是这个时期就有一个非常重要的事件发生，这些细胞分布在胚胎不同的位置，这些位置会产生相应的特定功能。

比如说我们的皮肤、大脑都有外胚层来源，而我们的消化系统、肝脏、小肠这些器官又都是来自于内胚层，在胚胎特定的时期里面，他们沿着胚胎中不同的区域进行分布。

就好比我们在做建筑工地的时候，已经画好了一张蓝图，工人就沿着这张蓝图进行不断的施工，所以在胚胎发育的早期时段就有这样一个蓝图存在，以后各个细胞的命运走向都依照这个蓝图进一步来完善和进行。

上世纪80年代，有一位著名的发育生物学家提到这样一句话，他说“人一生中最重要的不是你的出生，也不是结婚，甚至也不是死亡，而是胚胎发育中最重要的原肠运动的时期”。

为了研究这些胚胎原肠运动，实际上在人体的胚胎里面是不现实的，我们也无法获得相应的研究材料。

我们就把目光放在小鼠，小鼠与人的胚胎发育非常的相似，很多地方有可以对比的地方，虽然它的时间更加短促。

如何来理解在空间上建立蓝图的信息呢？有些朋友可能看过《三体》，它是从一个高维度的文明向低维度文明发动进攻的过程。

在这里面，我们为了获得空间信息，把三维的空间信息进行了降维，在二维的层面获得空间信息再进一步重构。

这就是我们对胚胎进行三维重构的过程，胚胎被我们逐层切割，依次重建，这样就可以获得胚胎所有的空间位置组成的信息。

这实际上就给我们戴了一个3D眼镜，我们可以看到胚胎在空间上具体的不同位置，有非常逼真的信息。

有了这样的切片和三维重建是不是就能满足我们研究这些空间特定的细胞发育命运呢？那是远远不够的。

我们知道胚胎在这个时期只有300个微米，甚至比一根头发丝还小。所以，我们一定要结合各种更高精密的技术方法组合起来。

在这里，我用了激光+高（精度）显微镜以及单细胞测序，在胚胎的每一个侧面对它进行激光显微切割，然后获得这些特定区域的细胞表达信息的重构。

通过这种重构，我们能够把特定的表达模式在整个胚胎上的区域能够明晰地反映出来。

有了这样的表达模式是不是能够揭示胚胎发育中非常惊心动魄的故事呢？

我们刚才也知道，我们只对一个时期进行了重构，就好比我们在发育的过程拍了一张照片。

所以，为了获得整个动态的过程，我们需要拍更多的照片，把这些照片串在一起就形成了一个动画的故事。

在这个研究中，我们进一步把胚胎在不同的发育时期的信息收集起来，同时与空间的信息结合在一起，这样我们就有了胚胎早期发育中，一个非常优美的故事。

我们也可以看到细胞成长的过程，它就好比一个音乐会，不同的乐器在中间过程中发出不同的声音，然后有一首完美的曲子在后面，来揭示这些细胞命运的过程。

文章来源：《医学信息》 网址: http://www.yxxxbjb.cn/zonghexinwen/2021/0515/1486.html