從受精卵到胚胎，再到復(fù)雜的生命個體，細(xì)胞經(jīng)歷了無數(shù)代的分化和繁衍。但如何探尋細(xì)胞“家族”的“族譜”，追溯它們在胚胎發(fā)育早期的“祖先”，解析他們的“血統(tǒng)”，一直以來并不清楚。8月8日凌晨，中科院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生化與細(xì)胞所）景乃禾研究組與多位科學(xué)家合作，成功繪制小鼠早期胚胎發(fā)育過程中高精度的細(xì)胞“繁衍”三維立體時空圖，為細(xì)胞家族“尋根”。這一成果或改寫細(xì)胞“家譜”，為干細(xì)胞的產(chǎn)生來源提供新的思路，推動干細(xì)胞治療和相關(guān)藥物篩選工作的發(fā)展。該研究發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》。

　　在早期胚胎發(fā)育階段，受精卵先發(fā)育成囊胚，再由囊胚形成外、中、內(nèi)三個胚層。外胚層最終發(fā)育成機(jī)體的神經(jīng)、皮膚等組織，中胚層發(fā)育成心臟、血液、肌肉和骨骼等組織，內(nèi)胚層則發(fā)育成肺、肝、胰腺和腸等內(nèi)臟器官。外、中、內(nèi)三胚層的形成過程直接影響胎兒能否順利從母體誕生。而這其中，細(xì)胞如何“繁衍”、如何“分化”，又如何決定自己的命運(yùn)走向并不清楚，構(gòu)成生命之樹的每一個細(xì)胞從胚胎時期開始的成長脈絡(luò)仍有待揭示。

　　另一方面，得益于單細(xì)胞測序技術(shù)的快速發(fā)展，近年來對細(xì)胞的研究越來越深入。但這一技術(shù)有個問題——會喪失單個細(xì)胞的空間信息。“只知道它是誰，卻不知道從哪兒來，到哪兒去?！敝锌圃悍肿蛹?xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生化與細(xì)胞所）惠利健研究員表示。而細(xì)胞空間信息對于人們了解生命起源和“追蹤”疾病的源頭至關(guān)重要。

　　景乃禾研究團(tuán)隊(duì)建立一種全新技術(shù)方法，他們分別選取小鼠早期胚胎中不同空間位置和不同發(fā)育時間的細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，成功繪制了一張同時包含時間、空間信息的高精度細(xì)胞“成長軌跡”三維立體圖?？茖W(xué)家們可以通過這張“百科全書式”的“成長軌跡”圖追溯不同胚層細(xì)胞的“祖先”。外部評審專家評價說：“與其他高通量單細(xì)胞研究不同，采用空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)，能夠保留樣本的位置，完全重建胚胎從5.5天到7.5天的發(fā)育過程，從獨(dú)特的視角來闡述胚胎形成的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。”

　　在一系列“追根溯源”后他們發(fā)現(xiàn)，原本被認(rèn)為全部由上胚層發(fā)育而來的內(nèi)胚層細(xì)胞，有一部分極有可能“越過”上胚層直接來自于原始內(nèi)胚層。而一些特定的原本被認(rèn)為沿不同分化路徑而來的中胚層和外胚層細(xì)胞，則可能有著共同的“前身”細(xì)胞，這些發(fā)現(xiàn)顛覆了人們對傳統(tǒng)“細(xì)胞家譜”的認(rèn)知。

　　近年來在生物醫(yī)藥領(lǐng)域大放異彩的干細(xì)胞研究中，科學(xué)家們多“遵循”細(xì)胞的“成長”路徑，從多能干細(xì)胞中分化得到該細(xì)胞的“前身”細(xì)胞，用于再生醫(yī)學(xué)與疾病相關(guān)的研究。而景乃禾研究團(tuán)隊(duì)這一或?qū)⒏膶懠?xì)胞“族譜”的發(fā)現(xiàn)，有助于人們完善肝臟、胰腺、脊髓等器官中細(xì)胞的分化體系，為未來人們分化得到這些器官中干細(xì)胞提供了新的可能途徑，這些新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞分化路徑甚至可能比基于“傳統(tǒng)細(xì)胞家譜”的路徑更加高效快捷。

　　原載于《上?？萍紙蟆?2019年8月9日 頭版頭條

　　作者：耿挺