多团队合力构建文昌鱼胚胎细胞分化图谱

2022-06-29 15:28:28     来源:科技日报

科技日报记者 赵汉斌

6月29日,记者从中国科学院昆明动物研究所获悉,该所毛炳宇研究员团队牵头,联合中国科学院数学与系统科学研究院、厦门大学、华大基因和福建师范大学等科研团队,合力构建文昌鱼胚胎细胞分化谱系,绘就第一张文昌鱼胚胎发育过程中的单细胞分辨率全细胞命运图谱。研究产生的数据对研究脊椎动物各组织器官的演化具有重要意义。

文昌鱼单细胞水平转录组和表观组整合分析图示。昆明动物研究所供图

一个受精卵如何从单细胞发育、分化为大量不同类型的细胞、组织和器官,最终构成完整的生命体?这一直是发育生物学的基本问题和长期以来的研究目标。得益于近年来单细胞测序技术和计算生物学的发展,以“DNA条形码”为代表的谱系示踪技术取得了长足发展。文昌鱼是介于无脊椎动物和脊椎动物之间的过渡型动物,是最原始的脊索动物,一直是研究脊椎动物起源和演化的理想对象,在探索脊索动物细胞命运决定保守机制和进化发育上有着极其重要的地位。

研究团队运用新技术,以单细胞分辨率绘制了文昌鱼早期胚胎发育全细胞命运图谱、成体文昌鱼各组织的单细胞基因表达图谱和染色质开放特性图谱;分析了文昌鱼胚胎各谱系分化过程中的基因转录动态;通过跨物种的整合分析,构建了文昌鱼胚胎各谱系分化过程中保守的基因调控网络。

这项研究检测了不同发育时期的文昌鱼胚胎,超过十万个细胞的转录组测序,并系统地绘制了文昌鱼各胚层细胞分化路径以及每个路径中基因的表达变化。同时,还对来自不同胚胎发育时期的单细胞进行表观组测序,共获得数万个单细胞表观组数据;通过转录组和表观组的整合分析,构建了文昌鱼胚胎谱系分化过程中的基因调控网络,计算筛选并通过原位杂交实验验证到多个组织特异表达的新标记基因。

国际著名期刊《细胞报道》杂志近日在线发表了相关成果。


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