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我國(guó)科研人員破譯動(dòng)物發(fā)育動(dòng)態(tài)調(diào)控的“時(shí)空密碼”

作者:朱涵
發(fā)布時(shí)間:2025-06-27 21:29:29
來(lái)源: 新華網(wǎng)

   杭州華大生命科學(xué)研究院與南方科技大學(xué)創(chuàng)建了一個(gè)解碼動(dòng)物發(fā)育過(guò)程的多模態(tài)數(shù)據(jù)集,生成了果蠅全發(fā)育周期的3D單細(xì)胞時(shí)空多組學(xué)圖譜,為生物發(fā)育提供了分子層面的參考,有望為發(fā)育缺陷及相關(guān)疾病機(jī)制研究奠定基礎(chǔ)。相關(guān)成果26日發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》。

  研究人員介紹,動(dòng)物發(fā)育是基因與細(xì)胞在時(shí)空維度上精密協(xié)作的復(fù)雜過(guò)程。以果蠅為例,其發(fā)育的過(guò)程,大體需要經(jīng)過(guò)卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)4個(gè)階段。如果說(shuō)這個(gè)成長(zhǎng)過(guò)程,是一場(chǎng)精密編排的“生命舞臺(tái)劇”,那么每個(gè)細(xì)胞何時(shí)何地“登場(chǎng)”、如何變成特定的細(xì)胞類型,便都是由基因“劇本”調(diào)控的。

  圖為果蠅發(fā)育的全景分子時(shí)鐘。(杭州華大生命科學(xué)研究院供圖)

  研究團(tuán)隊(duì)基于華大自主研發(fā)技術(shù),對(duì)果蠅胚胎每0.5至2小時(shí)、幼蟲(chóng)及蛹期的各個(gè)關(guān)鍵階段進(jìn)行采樣,生成超過(guò)380萬(wàn)個(gè)空間分辨的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組,并利用“Spateo”算法工具重建出高精度3D模型,精準(zhǔn)解析組織形態(tài)與基因表達(dá)的空間動(dòng)態(tài)。通過(guò)整合數(shù)據(jù),進(jìn)一步構(gòu)建了果蠅胚胎發(fā)育的“分化軌跡地圖”,解析了細(xì)胞命運(yùn)決定的關(guān)鍵分子機(jī)制。

  “研究發(fā)現(xiàn),不同胚層的細(xì)胞會(huì)沿著特定路徑分化,轉(zhuǎn)錄因子就像‘導(dǎo)演’,通過(guò)激活或抑制基因,指揮細(xì)胞扮演特定角色。”文章共同第一作者、杭州華大生命科學(xué)研究院專項(xiàng)科學(xué)家王明月說(shuō),研究發(fā)現(xiàn)多個(gè)此前未被鑒定的轉(zhuǎn)錄因子,在神經(jīng)、腸道及內(nèi)分泌系統(tǒng)中可能起關(guān)鍵作用。

  王明月表示,果蠅與人類共享約70%的疾病相關(guān)基因,理解其發(fā)育過(guò)程及基因調(diào)控機(jī)制,能夠幫助我們更好地探究生命發(fā)育等重要科學(xué)問(wèn)題,并為人類發(fā)育疾病領(lǐng)域相關(guān)研究提供參考。(記者朱涵)

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