中大新聞網(wǎng)訊（通訊員張玉琦）近日，中山醫(yī)學(xué)院楊建榮教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)體外模擬肺的胚胎發(fā)育早期原始祖細(xì)胞形成階段，利用高覆蓋度的細(xì)胞譜系樹(shù)構(gòu)建和單細(xì)胞水平的譜系樹(shù)比對(duì)揭示了支撐穩(wěn)健發(fā)育的新機(jī)制。相關(guān)研究成果發(fā)表于期刊《Advanced Science》上。
哺乳動(dòng)物的胚胎發(fā)育如同一場(chǎng)精密編排的細(xì)胞交響樂(lè)，其核心在于細(xì)胞命運(yùn)的精準(zhǔn)調(diào)控與組織結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定構(gòu)建。楊建榮團(tuán)隊(duì)成員利用體外誘導(dǎo)分化系統(tǒng)，對(duì)肺胚胎發(fā)育早期原始肺祖細(xì)胞形成階段進(jìn)行了模擬，同時(shí)在細(xì)胞中加入經(jīng)過(guò)優(yōu)化的scGESTALT細(xì)胞譜系追蹤系統(tǒng)，成功測(cè)定了群體中50%細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄譜及其細(xì)胞譜系條碼，并構(gòu)建出四個(gè)樣品的細(xì)胞譜系樹(shù)。
借助譜系樹(shù)的豐富信息，研究人員揭示了發(fā)育過(guò)程中多個(gè)關(guān)鍵信號(hào)通路的分化順序，并鑒定了一批可能通過(guò)維持近緣細(xì)胞表達(dá)量相似性（又被稱(chēng)作“轉(zhuǎn)錄記憶”，Transcriptional memory）來(lái)支撐發(fā)育穩(wěn)健性的基因。更重要的是，利用本課題組前期開(kāi)發(fā)的譜系樹(shù)比對(duì)算法，研究人員在譜系樹(shù)上發(fā)現(xiàn)了大量結(jié)構(gòu)相似，且末端細(xì)胞組成接近的子樹(shù)，即stereotyped subtree motif（模式化的譜系子樹(shù)結(jié)構(gòu)）。
團(tuán)隊(duì)通過(guò)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，模式化的子樹(shù)可以在末端或祖先細(xì)胞出現(xiàn)死亡時(shí)，保證細(xì)胞增殖分化產(chǎn)生的群體中仍然大概率保留各種細(xì)胞，且其比例適中，從而支撐發(fā)育的穩(wěn)健性。多細(xì)胞生物發(fā)育的末期已有一些眾所周知的模式化子樹(shù)，例如生殖細(xì)胞的減數(shù)分裂，果蠅的觸覺(jué)剛毛。本研究是首次利用基于DNA條碼的譜系追蹤系統(tǒng)，證明模式化子樹(shù)在發(fā)育早期同樣存在，并首次提出模式化子樹(shù)對(duì)穩(wěn)健發(fā)育的潛在貢獻(xiàn)。
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https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202406208
