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科技日報記者 趙漢斌
6月29日，記者從中國科學院昆明動物研究所獲悉，該所毛炳宇研究員團隊牽頭，聯合中國科學院數學與系統科學研究院、廈門大學、華大基因和福建師范大學等科研團隊，合力構建文昌魚胚胎細胞分化譜系，繪就第一張文昌魚胚胎發育過程中的單細胞分辨率全細胞命運圖譜。研究產生的數據對研究脊椎動物各組織器官的演化具有重要意義。
文昌魚單細胞水平轉錄組和表觀組整合分析圖示。昆明動物研究所供圖
一個受精卵如何從單細胞發育、分化為大量不同類型的細胞、組織和器官，最終構成完整的生命體？這一直是發育生物學的基本問題和長期以來的研究目標。得益于近年來單細胞測序技術和計算生物學的發展，以“DNA條形碼”為代表的譜系示蹤技術取得了長足發展。文昌魚是介于無脊椎動物和脊椎動物之間的過渡型動物，是最原始的脊索動物，一直是研究脊椎動物起源和演化的理想對象，在探索脊索動物細胞命運決定保守機制和進化發育上有著極其重要的地位。
研究團隊運用新技術，以單細胞分辨率繪制了文昌魚早期胚胎發育全細胞命運圖譜、成體文昌魚各組織的單細胞基因表達圖譜和染色質開放特性圖譜；分析了文昌魚胚胎各譜系分化過程中的基因轉錄動態；通過跨物種的整合分析，構建了文昌魚胚胎各譜系分化過程中保守的基因調控網絡。
這項研究檢測了不同發育時期的文昌魚胚胎，超過十萬個細胞的轉錄組測序，并系統地繪制了文昌魚各胚層細胞分化路徑以及每個路徑中基因的表達變化。同時，還對來自不同胚胎發育時期的單細胞進行表觀組測序，共獲得數萬個單細胞表觀組數據；通過轉錄組和表觀組的整合分析，構建了文昌魚胚胎譜系分化過程中的基因調控網絡，計算篩選并通過原位雜交實驗驗證到多個組織特異表達的新標記基因。
國際著名期刊《細胞報道》雜志近日在線發表了相關成果。