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高精度“细胞繁衍家谱图”绘成

2019-08-12 09:48 科技日报

  8日凌晨,中科院分子细胞科学卓越创新中心(生化与细胞所)景乃禾等多位科学家历时8年,成功绘制小鼠早期胚胎发育过程中高精度的细胞“繁衍”三维立体时空图,该研究发表于《自然》杂志上。这一研究是对数十年来被广泛认可的经典发育生物学层级谱系理论的重大修正和补充。

  “在早期胚胎发育阶段,受精卵先发育成囊胚,再由囊胚形成外、中、内3个胚层。”景乃禾说,“外胚层最终发育成机体的神经、皮肤等组织,中胚层发育成心脏、血液、肌肉和骨骼等组织,内胚层则发育成肺、肝、胰腺和肠等内脏器官。”受精卵到囊胚,再到形成各组织器官,细胞“家谱”揭示了细胞的繁衍、分化过程,对干细胞再生医学相关领域的发展非常重要。

  根据传统细胞“家谱”,内胚层细胞全部由上胚层发育而来,一些特定的中胚层和外胚层细胞沿不同分化路径而来。然而,景乃禾团队经研究发现,有一部分内胚层细胞极有可能“越过”上胚层直接来自于原始内胚层,原本被认为沿不同分化路径而来的中胚层和外胚层细胞,则可能有着共同的“前身”。这些新发现颠覆了人们对传统“细胞家谱”的认知。

  基于先进的单细胞测序技术,景乃禾研究团队通过一种全新技术方法——分别选取小鼠早期胚胎中不同空间位置和不同发育时间的细胞进行转录组学分析,经数千次尝试,最终成功绘制了同时包含时间、空间信息的高精度细胞“成长轨迹”三维立体图,新的“成长轨迹”图有助于人们完善肝脏、胰腺、脊髓等器官中细胞的分化体系,或将改写传统细胞“家谱”,为未来分化得到人类器官中的干细胞提供新的可能途径。

 
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