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。