“路线图”追踪胚胎发育轨迹
科学家们已经绘制出了协调小鼠胚胎细胞如何分化成不同细胞类型的关键分子变化，这些细胞类型最终将形成成年动物的所有不同组织和器官。
华盛顿大学医学院基因组科学教授、布罗特曼巴蒂精确医学研究所科学主任、霍华德休斯医学研究所研究员Jay Shendure说，小鼠胚胎发生的“路线图”将帮助研究人员理解控制不同特化细胞类型如何从分化程度较低的细胞中产生的分子程序，这些程序不仅适用于小鼠，而且适用于人类。
“我们从单细胞受精卵开始生命，这个细胞在短短几周或几个月内分裂并分化成数百种细胞类型，”Shendure指出。“所以，问题是:这是如何发生的?细胞走什么路径?决定这些决定的基因是什么?”
研究人员今天在杂志上报告了他们的发现自然遗传学。邱成祥是Shendure实验室的计算生物学家和博士生，是这篇论文的主要作者，
为了绘制出这一过程，Shendure和他的同事们利用了一种叫做单细胞RNA测序(scRNA-seq)的技术从小鼠研究中收集的公开数据。
这项技术使科学家能够识别和量化单个细胞内不同信使RNA分子的水平。因为这些mRNA是从激活的基因复制而来的，它们在细胞中的存在表明哪些基因在给定的时间点是活跃的。
为了补充这些数据，研究人员还使用了他们从小鼠胚胎发育的第8天开始的关键24小时内每两小时采样一次的大约15万个胚胎小鼠细胞核中产生的scRNA-seq数据。
邱结合了这些数据，并根据不同研究人员使用的技术的差异进行了调整，确定了胚胎细胞在19个阶段的状态，从小鼠胚胎发育的第3.5天到第13.5天，此时大多数关键的胚胎结构已经出现。在小鼠中，从单细胞受精卵到活产幼鼠的妊娠期仅需要21天。
由此产生的图谱可以追踪到细胞发育并分化成不同细胞类型时基因活性的变化。邱教授说，尤其令人感兴趣的是关键调控蛋白(即转录因子)基因的活性，转录因子调节细胞的生长、发育和功能。
“随着胚胎发生的进行，细胞就像树枝一样分支成不同的细胞类型，”邱说。“在这些分支点上活跃的转录因子往往是特定于一种新细胞类型的。”邱指出，另一方面，一些转录因子在许多不同的细胞类型中表现出活性，这表明它们在调节细胞生长和功能方面发挥着更普遍的作用。
接下来，研究人员希望从胚胎发育的越来越多的点获得scRNA-seq数据，以更详细地捕捉基因表达的变化。研究小组希望新的地图,称为多美(哺乳动物胚胎发生的轨迹),将作为一个资源对胚胎发育的许多方面工作的研究人员。
参考:邱超，曹杰，马丁BK，等。小鼠胚胎发生过程中细胞轨迹的系统重建。Nat麝猫．2022年,54(3):1 - 14。doi:10.1038 / s41588 - 022 - 01018 - x
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