科学家绘制出小鼠的"数字地图"

　　

小鼠地图册：小鼠胚胎的三维模型显示出骨骼，器官和神经系统

生物通编译：探测者们花费了数百年时间拼出了世界地图。而指导遗传学探险者的“小鼠地图”的绘制仅仅花了五年时间。加州的研究者们使用磁共振成像法（MRI），本月绘制出了一个发育中小鼠胚胎的三维地图¹。

每个医学院的学生都熟悉Gray's，这是本引导他们进入人体内部“地理结构”的解剖学圣经。直到最近，研究小鼠的生物学家们还没有这样的参考书。

随着遗传学家们发现越来越多的哺乳动物基因，他们迫切地需要确定这些基因发挥作用的地点和时间，即它们的“表达模式”，以及当它们出错时导致的后果。英国爱丁堡的医学研究委员会人类遗传学小组的Duncan Davidson说：“人们正在研究突变和表达模式，但是不知道如何理解它们。”

加州理工大学的Russell Jacobs和同事们使用MRI技术扫描了一个小鼠胚胎的各个层面。MRI技术更常用来进行人体器官和软组织的成像。

然后他们将这些部分拼接起来建立了一个可以旋转并可从任意角度观看的三维数据模型。他们计划通过观察受精后每天胚胎发育情况，绘制一个四维图以展示小鼠在时间和空间上的发育过程。

在英国诺丁汉大学操作一个显微MRI的Richard Bowtell解释说，显微MRI比医学MRI扫描使用的磁场更大更强，并且可以看到更小的物体——小至几微米。

使用更为传统的技术绘制另一个小鼠数字地图的Davidson说，这样就不再需要切开胚胎进行摄像，这样的过程会使组织收缩和变形。但是MRI地图在分辨率上存在缺陷，不能看到细胞内部的详细结构。

就象地图中的国家需要命名一样，小鼠地图中的组织和器官也需要进行标示。此外还需要绘制出数千个基因的表达模式。Davidson说：“增加表达分析至少与绘制地图的工作量相当。”Jacobs希望通过使用新的MRI敏感试剂来揭示活胚胎中的基因表达模式来获得部分结果。

最终科学家有望将他们获得的基因表达数据加到小鼠地图中，使其成为一个有生命的，不断生长的资源。Jacobs认为其它生物学数据也可以加到这个地图中，如神经关联和细胞迁移模式。他说：“我们需要所有这些信息的一个数据库。”

其它生物的发育“地图册”也正在绘制中。科学家正在绘制一个数字化斑马鱼和人脑，而且苍蝇和鸡的数字图的绘制也在计划中。

就象教科书一样，人们将依据自己所进行的科研类型选择合适的“地图册”。Davidson认为科学界将决定哪个小鼠地图册将成为最终的确切数字图。（版权所有 转载请注明）

1. Dhenain, M., Ruffins, S. W. & Jacobs, R. E. Three-dimensional digital mouse atlas using high-resolution MRI. Developmental Biology 232, 458–470 (2001).

Web links:

Caltech micro-MRI atlas of mouse development

The Edinburgh mouse atlas and gene database project

ELS links:

Mouse Early Development: Molecular Basis

Magnetic resonance imaging

——摘译自4月10日Nature science update（heartlake）