迄今最完整胚胎發育單細胞圖譜發布
科技日報北京8月4日電 (實習記者張佳欣)科學家以果蠅為模型生物,構建了迄今為止最完整、最詳細的動物胚胎發育單細胞圖譜。這一發表在最新一期《科學》雜誌上的成果,利用了來自100多duo萬wan個ge各ge個ge發fa育yu階jie段duan的de胚pei胎tai細xi胞bao數shu據ju,代dai表biao了le多duo個ge層ceng麵mian的de重zhong大da進jin步bu,有you助zhu於yu科ke學xue家jia探tan索suo突tu變bian如ru何he導dao致zhi不bu同tong的de發fa育yu缺que陷xian,以yi及ji了le解jie人ren類lei基ji因yin組zu中zhong與yu大da多duo數shu疾ji病bing相xiang關guan突tu變bian的de龐pang大da非fei編bian碼ma部bu分fen。
“拍攝胚胎生長的全部過程,即所有階段和所有細胞類型,就能更全麵地了解伴隨發育而來的細胞狀態和分子變化。”領導該研究的歐洲分子生物學實驗室科學家艾琳·弗隆說,他們能利用深度學習來獲得驅動胚胎發育的分子變化的連續視圖——精確到分鍾。
胚胎發育始於卵子受精,隨後是一係列細胞分裂和分化,形成一個非常複雜的多細胞胚胎,可移動、進食、感知並與環境相互作用。研究人員對這一胚胎發育過程的研究已有一百多年的曆史。然而,由於采樣、成本和技術方麵的許多挑戰,在單細胞分辨率下描述整個胚胎發育幾乎是不可能的。
在這方麵,果蠅是發育生物學、基因調控和染色質生物學中的一種模式生物,其胚胎發育非常迅速,受精後僅20小時內,所有組織都已經形成,包括大腦、腸道和心髒。
本研究描述了近100萬個細胞的開放染色質和50萬個細胞的RNA,這zhe些xie細xi胞bao來lai自zi重zhong疊die的de時shi間jian點dian,跨kua越yue了le果guo蠅ying胚pei胎tai發fa育yu的de整zheng個ge過guo程cheng。通tong過guo機ji器qi學xue習xi神shen經jing網wang絡luo,研yan究jiu人ren員yuan利li用yong重zhong疊die的de時shi間jian點dian以yi更geng精jing細xi的de分fen辨bian率lv預yu測ce每mei個ge細xi胞bao的de精jing確que發fa育yu時shi間jian。
研究人員表示,盡管收集的樣本包含的胚胎在2或4小時的時間窗口內年齡略有不同,但他們的方法能以幾分鍾為單位放大胚胎發育時間軸的任何部分。
這項研究可作為其他模型係統的框架。例如,哺乳動物胚胎發育、體外細胞分化,甚至疾病細胞的藥物治療等,可設計采樣時間的間隙,以便以更高的分辨率進行最佳時間預測。
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