Nature Genetics追踪胚胎发育的轨迹

科学家们已经绘制出关键的分子变化，这些变化协调了小鼠胚胎细胞如何分化成不同的细胞类型，最终将形成成年动物所有不同的组织和器官。

小鼠胚胎发生的“路线图”将帮助研究人员理解分子程序，这些程序控制着不同的特化细胞类型是如何从胚胎生长时分化较低的细胞中产生的，这不仅适用于小鼠，也适用于人类，Jay Shendure说。华盛顿大学医学院基因组科学教授，布罗特曼巴蒂精密医学研究所科学主任，霍华德休斯医学研究所研究员。

Shendure指出:“我们最初是一个单细胞受精卵，这个细胞在短短几周或几个月的时间内分裂并分化成数百种细胞类型。”“所以，问题是:这是怎么发生的?”细胞的路径是什么?影响这些决定的基因是什么?”

研究人员今天在《自然遗传学》杂志上报告了他们的发现。Shendure实验室的计算生物学家、博士生仇成祥是这篇论文的第一作者，

为了描绘出这一过程，Shendure和他的同事利用了从老鼠研究中收集的公开数据，这些数据使用了一种名为单细胞RNA测序(scRNA-seq)的技术。

这项技术使科学家能够识别和量化单个细胞内不同信使RNA分子的水平。因为这些信使rna是从被激活的基因复制而来的，它们在细胞中的存在表明了哪些基因在给定的时间点是活跃的。

为了补充这些数据，研究人员还使用了scRNA-seq数据，这些数据来自于从小鼠胚胎发育第8天开始的关键24小时内每两小时取样的大约15万个胚胎小鼠细胞核。

邱将这些数据结合起来，在对不同研究人员使用的技术进行调整后，确定了19个阶段的胚胎细胞状态，从小鼠胚胎发育的第3.5天到第13.5天，大部分关键的胚胎结构已经出现。在老鼠身上，从一个单细胞受精卵到一个活产幼仔的妊娠过程只需要21天。

当细胞发育和分化成不同的细胞类型时，绘制出的图谱显示出基因活动的变化。邱教授说，人们特别感兴趣的是关键的调节蛋白(转录因子)的基因活动，这些蛋白协调细胞的生长、发育和功能。

邱教授说:“随着胚胎发育的进行，细胞会分化成不同类型的细胞，就像一棵树的树枝一样。”“在这些分支点活跃的转录因子往往对一种新的细胞类型具有特异性。”另一方面，一些转录因子在许多不同类型的细胞中都表现活跃，邱指出，这表明它们在调节细胞生长和功能方面发挥着更普遍的作用。

未来，研究人员希望从胚胎发育的越来越多的点获得scRNA-seq数据，以更详细地捕捉基因表达的变化。该团队希望这幅名为TOME(哺乳动物胚胎发生轨迹)的新地图能够成为研究胚胎发育许多方面的研究人员的资源。