8日淩晨,中科院分子細胞科學卓越創新中心(生化與細胞所)景乃禾等多位科學家歷時8年,成功繪製小鼠早期胚胎發育過程中高精度的細胞“繁衍”三維立體時空圖,該研究發表于《自然》雜誌上。這一研究是對數十年來被廣泛認可的經典發育生物學層級譜係理論的重大修正和補充。

“在早期胚胎發育階段,受精卵先發育成囊胚,再由囊胚形成外、中、內3個胚層。”景乃禾説,“外胚層最終發育成機體的神經、皮膚等組織,中胚層發育成心臟、血液、肌肉和骨骼等組織,內胚層則發育成肺、肝、胰腺和腸等內臟器官。”受精卵到囊胚,再到形成各組織器官,細胞“家譜”揭示了細胞的繁衍、分化過程,對幹細胞再生醫學相關領域的發展非常重要。

根據傳統細胞“家譜”,內胚層細胞全部由上胚層發育而來,一些特定的中胚層和外胚層細胞沿不同分化路徑而來。然而,景乃禾團隊經研究發現,有一部分內胚層細胞極有可能“越過”上胚層直接來自於原始內胚層,原本被認為沿不同分化路徑而來的中胚層和外胚層細胞,則可能有著共同的“前身”。這些新發現顛覆了人們對傳統“細胞家譜”的認知。

基於先進的單細胞測序技術,景乃禾研究團隊通過一種全新技術方法——分別選取小鼠早期胚胎中不同空間位置和不同發育時間的細胞進行轉錄組學分析,經數千次嘗試,最終成功繪製了同時包含時間、空間資訊的高精度細胞“成長軌跡”三維立體圖,新的“成長軌跡”圖有助於人們完善肝臟、胰腺、脊髓等器官中細胞的分化體系,或將改寫傳統細胞“家譜”,為未來分化得到人類器官中的幹細胞提供新的可能途徑。

責任編輯:謝凡