Cell为了研讨胚胎发育科学家构建了一个虚拟胚胎

2020-04-23 13:36:45  阅读:4500 来源:

原标题:Cell:为了研讨胚胎发育,科学家构建了一个“虚拟胚胎”

在胚胎发育进程中,单细胞受精卵怎么发育成许多不同细胞类型的多细胞有机体。这是生物学最基本的问题之一。但是,在单细胞、全基因组和全胚胎水平上研讨这种细胞多样性的开展机制仍具有挑战性。

近来,来自欧洲分子生物学实验室和帕多瓦大学医学院的研讨人员经过构建海鞘(Phallusia mammillata)的“数字化虚拟胚胎”,结合单细胞转录组学和光片成像技能,初次完好制作了胚胎发育中单细胞基因表达4D图谱。研讨成果宣布在4月20日的《Cell》杂志上。

https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.03.055

海鞘是一种海洋生物,之所以挑选它,是由于它结合了脊椎动物的基因组复杂性和胚胎细胞多样性,并且每个个别都有相同数量的细胞,这使得从许多标本中搜集调查成果变得更简单。

这个“虚拟胚胎”描绘了胚胎在发育前期的每个细胞分裂阶段的每一个细胞的基因表达和形状,展现了从一个单细胞到64个细胞的进化进程。在开始的七次细胞分裂之后,未来的神经、大脑、生殖细胞、血细胞前体和肌肉的命运现已被确认了。这使它成为第一个完好地描绘胚胎每一个细胞前期发育蓝图。它描绘了基因表达(细胞的遗传信息是怎么表达和显现的)和空间方位。为了生成这个完好的图谱,研讨人员将高分辨率的单细胞转录组学和光片成像技能结合起来。

欧洲分子生物学实验室的Pierre Neveu说:“咱们的模型显现,经过剖析单个细胞的基因表达,就有或许知道它的空间方位和谱系前史。此外,尽管胚胎中基因表达的调控在十分准确,但发育时刻的差异能够解说单个胚胎之间调查到的差异。”

基因表达通常被认为是一个随机性的进程,但是新的研讨成果表明,它在一个特定胚胎的细胞间具有明显的可仿制性和和谐性。怎么完成这种和谐,需求进一步研讨。

帕多瓦大学医学院的Hanna Sladitschek博士说:“咱们的研讨代表了发育生物学这一新式范畴的一次腾跃。已然咱们研讨的是一种只要少数细胞的有机体,那么把咱们的研讨扩展到哺乳动物身上当然会很风趣,由于哺乳动物有更多的细胞!”

参考资料:

[1] Unprecedented single-cell studies in virtual embryo.

[2] Cell | 单细胞转录组提醒脊索动物原肠胚动态构成进程.

[3] 《Cell》新研讨:为了调查胚胎发育,科学家制作了一个“虚拟胚胎”.

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