胚胎显微注射
胚胎显微注射（Embryo Microinjection）是一种利用显微操作技术，在显微镜下通过极其精细的玻璃针，将外源遗传物质（如 DNA、RNA、蛋白质）或细胞器（如精子、线粒体）直接注入生殖细胞、受精卵或早期胚胎内部的技术。它是转基因动物制备的金标准方法，也是辅助生殖技术（如 ICSI）的核心手段。该技术使得人类能够突破生物屏障（如透明带和细胞膜），对生命起始阶段进行精确的物理干预和遗传修饰。
三大操作模式 (The 3 Modes)
根据注射的目的和靶标部位，胚胎显微注射主要分为以下三种模式：
| 模式名称 | 操作细节 (Technique) | 主要应用 |
|---|---|---|
| 1. 原核注射 (Pronuclear Injection) |
在受精卵尚未分裂时，将 DNA 直接注入雄原核（体积较大，易识别）。DNA 会随机整合到基因组中。 | 制备转基因小鼠（如疾病模型）。这是最经典的方法。 |
| 2. 胞质注射 (Cytoplasmic Injection) |
将物质注入细胞质而非细胞核。通常用于注射 mRNA、蛋白质（如 CRISPR 的 RNP 复合物）或精子。 | ICSI (二代试管婴儿)、线粒体置换、CRISPR 基因编辑。 |
| 3. 囊胚注射 (Blastocyst Injection) |
将经过基因编辑的胚胎干细胞 (ES) 注入囊胚腔。产生的后代是嵌合体 (Chimera)，需进一步杂交筛选。 | 制备基因敲除小鼠 (Knock-out)。 |
技术硬件：微观手术台
持卵与注射 (Hold & Inject)
显微注射系统主要由两只机械臂组成：
左手（Holding Pipette）： 较粗的平口玻璃管，通过负压吸附固定住卵细胞或胚胎，防止其移动。
右手（Injection Needle）： 极细的尖口玻璃针（尖端直径仅 0.5-2 微米），连接注射泵，负责穿刺透明带和细胞膜，将物质“推”进去。
倒置显微镜下的持卵针与注射针
技术难点与挑战
- 物理损伤： 穿刺过程对细胞是巨大的物理创伤，必须精准控制，否则细胞会裂解死亡。
- 低通量： 必须一个一个胚胎进行操作，对操作人员的技术要求极高（Art > Science）。
- 随机整合： 传统的原核注射，DNA 插入基因组的位置是随机的，可能导致内源基因破坏（插入诱变）。
🚑 临床转化：卵胞浆内单精子注射 (ICSI)
这是显微注射技术最著名的医学应用。对于严重少弱精症的男性，精子无法自行穿透卵子。医生利用显微注射技术，挑选一条形态正常的精子，直接将其强行注入卵母细胞胞浆内，强制受精。这项技术挽救了无数男性不育患者的生育希望。
学术参考文献
[1] Gordon JW, Scangos GA, Plotkin DJ, Barbosa JA, Ruddle FH. (1980). Genetic transformation of mouse embryos by microinjection of purified DNA. PNAS. 1980;77(12):7380-7384.
[开山之作]：首次报道了通过原核注射 DNA 成功制备转基因小鼠，开启了哺乳动物基因工程时代。
[2] Palermo G, Joris H, Devroey P, Van Steirteghem AC. (1992). Pregnancies after intracytoplasmic injection of single spermatozoon into an oocyte. The Lancet. 1992;340(8810):17-18.
[医学里程碑]：报道了世界上首例通过 ICSI 技术诞生的人类婴儿。
[3] Capecchi MR. (1980). High efficiency transformation by direct microinjection of DNA into cultured mammalian cells. Cell. 1980;22(2):479-488.
[基础研究]：证明了显微注射是将遗传物质送入细胞核的最有效物理手段之一，为基因打靶奠定基础。