中大新聞網(wǎng)訊（通訊員張玉琦）近日，中山醫(yī)學院楊建榮教授團隊通過體外模擬肺的胚胎發(fā)育早期原始祖細胞形成階段，利用高覆蓋度的細胞譜系樹構(gòu)建和單細胞水平的譜系樹比對揭示了支撐穩(wěn)健發(fā)育的新機制。相關(guān)研究成果發(fā)表于期刊《Advanced Science》上。
哺乳動物的胚胎發(fā)育如同一場精密編排的細胞交響樂，其核心在于細胞命運的精準調(diào)控與組織結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定構(gòu)建。楊建榮團隊成員利用體外誘導分化系統(tǒng)，對肺胚胎發(fā)育早期原始肺祖細胞形成階段進行了模擬，同時在細胞中加入經(jīng)過優(yōu)化的scGESTALT細胞譜系追蹤系統(tǒng)，成功測定了群體中50%細胞的單細胞轉(zhuǎn)錄譜及其細胞譜系條碼，并構(gòu)建出四個樣品的細胞譜系樹。
借助譜系樹的豐富信息，研究人員揭示了發(fā)育過程中多個關(guān)鍵信號通路的分化順序，并鑒定了一批可能通過維持近緣細胞表達量相似性（又被稱作“轉(zhuǎn)錄記憶”，Transcriptional memory）來支撐發(fā)育穩(wěn)健性的基因。更重要的是，利用本課題組前期開發(fā)的譜系樹比對算法，研究人員在譜系樹上發(fā)現(xiàn)了大量結(jié)構(gòu)相似，且末端細胞組成接近的子樹，即stereotyped subtree motif（模式化的譜系子樹結(jié)構(gòu)）。
團隊通過進一步分析發(fā)現(xiàn)，模式化的子樹可以在末端或祖先細胞出現(xiàn)死亡時，保證細胞增殖分化產(chǎn)生的群體中仍然大概率保留各種細胞，且其比例適中，從而支撐發(fā)育的穩(wěn)健性。多細胞生物發(fā)育的末期已有一些眾所周知的模式化子樹，例如生殖細胞的減數(shù)分裂，果蠅的觸覺剛毛。本研究是首次利用基于DNA條碼的譜系追蹤系統(tǒng)，證明模式化子樹在發(fā)育早期同樣存在，并首次提出模式化子樹對穩(wěn)健發(fā)育的潛在貢獻。
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https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202406208
