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科技日?qǐng)?bào)記者 趙漢斌

6月29日，記者從中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所獲悉，該所毛炳宇研究員團(tuán)隊(duì)牽頭，聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院、廈門大學(xué)、華大基因和福建師范大學(xué)等科研團(tuán)隊(duì)，合力構(gòu)建文昌魚(yú)胚胎細(xì)胞分化譜系，繪就第一張文昌魚(yú)胚胎發(fā)育過(guò)程中的單細(xì)胞分辨率全細(xì)胞命運(yùn)圖譜。研究產(chǎn)生的數(shù)據(jù)對(duì)研究脊椎動(dòng)物各組織器官的演化具有重要意義。

文昌魚(yú)單細(xì)胞水平轉(zhuǎn)錄組和表觀組整合分析圖示。昆明動(dòng)物研究所供圖

一個(gè)受精卵如何從單細(xì)胞發(fā)育、分化為大量不同類型的細(xì)胞、組織和器官，最終構(gòu)成完整的生命體？這一直是發(fā)育生物學(xué)的基本問(wèn)題和長(zhǎng)期以來(lái)的研究目標(biāo)。得益于近年來(lái)單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)和計(jì)算生物學(xué)的發(fā)展，以“DNA條形碼”為代表的譜系示蹤技術(shù)取得了長(zhǎng)足發(fā)展。文昌魚(yú)是介于無(wú)脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物之間的過(guò)渡型動(dòng)物，是最原始的脊索動(dòng)物，一直是研究脊椎動(dòng)物起源和演化的理想對(duì)象，在探索脊索動(dòng)物細(xì)胞命運(yùn)決定保守機(jī)制和進(jìn)化發(fā)育上有著極其重要的地位。

研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用新技術(shù)，以單細(xì)胞分辨率繪制了文昌魚(yú)早期胚胎發(fā)育全細(xì)胞命運(yùn)圖譜、成體文昌魚(yú)各組織的單細(xì)胞基因表達(dá)圖譜和染色質(zhì)開(kāi)放特性圖譜；分析了文昌魚(yú)胚胎各譜系分化過(guò)程中的基因轉(zhuǎn)錄動(dòng)態(tài)；通過(guò)跨物種的整合分析，構(gòu)建了文昌魚(yú)胚胎各譜系分化過(guò)程中保守的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

這項(xiàng)研究檢測(cè)了不同發(fā)育時(shí)期的文昌魚(yú)胚胎，超過(guò)十萬(wàn)個(gè)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，并系統(tǒng)地繪制了文昌魚(yú)各胚層細(xì)胞分化路徑以及每個(gè)路徑中基因的表達(dá)變化。同時(shí)，還對(duì)來(lái)自不同胚胎發(fā)育時(shí)期的單細(xì)胞進(jìn)行表觀組測(cè)序，共獲得數(shù)萬(wàn)個(gè)單細(xì)胞表觀組數(shù)據(jù)；通過(guò)轉(zhuǎn)錄組和表觀組的整合分析，構(gòu)建了文昌魚(yú)胚胎譜系分化過(guò)程中的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算篩選并通過(guò)原位雜交實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證到多個(gè)組織特異表達(dá)的新標(biāo)記基因。

國(guó)際著名期刊《細(xì)胞報(bào)道》雜志近日在線發(fā)表了相關(guān)成果。

關(guān)鍵詞： 細(xì)胞命運(yùn) 胚胎發(fā)育 脊椎動(dòng)物 中國(guó)科學(xué)院