科學(xué)家完成斑馬魚早期發(fā)育基因圖譜繪制，或?qū)θ祟惣膊≈委熡兴鶈l(fā)

美國國立衛(wèi)生研究院的研究人員發(fā)布了斑馬魚基因圖譜，詳細(xì)介紹了在發(fā)育的前5天內(nèi)幾乎每種細(xì)胞類型中激活的基因表達(dá)程序，在此期間胚胎從單個細(xì)胞發(fā)育成熟為不同的細(xì)胞類型。這些不同的細(xì)胞發(fā)育成為組織和器官，形成能夠自主游動和尋找食物的幼魚。研究結(jié)果發(fā)表在《發(fā)育細(xì)胞》雜志上。

“也許令人驚訝的是，微小的斑馬魚為我們提供了對人類發(fā)育和疾病的重要見解。許多指導(dǎo)胚胎生長的基因表達(dá)程序在魚類、人類和其他動物中都是相似的，”尤尼斯·肯尼迪·施賴弗國家兒童健康和人類發(fā)展研究所（NICHD）的科學(xué)主任Christopher McBain表示道，他負(fù)責(zé)開展這項(xiàng)工作。

“由于斑馬魚看起來是透明的，可以在體外使卵受精，并且易于進(jìn)行遺傳學(xué)研究，因此它們非常適合模擬進(jìn)行對人類疾病的相關(guān)研究。”

胚胎發(fā)育過程是由DNA指令精心安排的，這些指令指導(dǎo)了單個細(xì)胞內(nèi)不同的基因表達(dá)程序，從而賦予不同的細(xì)胞類型獨(dú)特的功能特征。

為了創(chuàng)建該圖譜，研究小組使用了一種稱為單細(xì)胞RNA測序的方法，在5天內(nèi)識別基因表達(dá)程序，每2至12小時采集一次樣本。

由此產(chǎn)生的圖譜在受精后120小時內(nèi)連續(xù)跟蹤近490000個細(xì)胞，平均每個細(xì)胞檢測到8621個轉(zhuǎn)錄本和1745個基因。

然后，研究小組將這些數(shù)據(jù)按照已知的細(xì)胞類型和細(xì)胞狀態(tài)進(jìn)行了分類。

為了突出該圖譜的實(shí)用性，該團(tuán)隊(duì)還聚焦了一系列待研究的細(xì)胞的發(fā)育過程，包括被稱為BEST4+細(xì)胞的腸道細(xì)胞，這些細(xì)胞與人類胃腸道疾病和癌癥有關(guān)。人們對這些細(xì)胞如何發(fā)育知之甚少，因?yàn)樗鼈冊谄渌Ｒ娔Ｐ蜕矬w（例如小鼠）中不存在。

通過使用圖譜，研究小組計(jì)算預(yù)測了BEST4+細(xì)胞的完整發(fā)育程序，包括啟動細(xì)胞發(fā)育的信號和執(zhí)行該過程的轉(zhuǎn)錄因子。

這些發(fā)現(xiàn)可以在模型生物體或臨床樣本中進(jìn)行評估，以更好地了解BEST4+細(xì)胞在人類疾病中的作用。

“我們關(guān)于斑馬魚早期發(fā)育的圖譜是一個極其全面的資源，詳細(xì)描述了62個發(fā)育階段的數(shù)百種細(xì)胞類型的表達(dá)程序，”資深作者、Earl Stadtman研究員兼NICHD細(xì)胞分化部門負(fù)責(zé)人Jeffrey A. Farrell博士說。

“從這本圖譜中，我們發(fā)現(xiàn)了過往未被研究的細(xì)胞的發(fā)育與分化細(xì)節(jié)，包括與人類疾病有關(guān)的腸道細(xì)胞、腸道周圍的平滑肌以及血管周圍的細(xì)胞。我們也期待看到研究界可以利用這一圖譜帶來更多有意義的發(fā)現(xiàn)?！?/span>

該基因圖譜可以在 https://daniocell.nichd.nih.gov 進(jìn)行下載。

參考文獻(xiàn)：

Abhinav Sur, Yiqun Wang, Paulina Capar, et al. Farrell. Single-cell analysis of shared signatures and transcriptional diversity during zebrafish development. Developmental Cell, 2023; 58 (24): 3028 DOI: 10.1016/j.devcel.2023.11.001