央廣網(wǎng)上海8月8日消息（記者吳善陽）生命個體由受精卵經(jīng)胚胎發(fā)育而來，胚胎中的細胞“世代繁衍”，最終“生成”完整的個體。探尋細胞“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)”，對于人們了解生命起源，“追蹤”疾病至關(guān)重要。中科院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生化與細胞所）景乃禾研究組與多位科學家合作，成功繪制小鼠早期胚胎發(fā)育過程中高精度的細胞“繁衍”三維立體時空圖，為細胞家族“尋根”。這一成果或改寫細胞“家譜”，為干細胞的產(chǎn)生來源提供新的思路，推動干細胞治療和相關(guān)藥物篩選工作的發(fā)展。該研究今天凌晨發(fā)表于國際權(quán)威學術(shù)期刊《自然》。

　　生命作為自然最美的杰作，其誕生過程令人著迷。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，細胞如何“繁衍”，如何“分化”，又如何決定自己的命運走向并不清楚，構(gòu)成生命之樹的每一個細胞從胚胎時期開始的成長脈絡仍有待揭示。

　　景乃禾研究團隊建立一種全新技術(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)育時間的細胞進行轉(zhuǎn)錄組學分析，成功繪制了一張同時包含時間、空間信息的高精度細胞“成長軌跡”三維立體圖?？茖W家們可以通過這張“百科全書式”的“成長軌跡”圖追溯不同胚層細胞的“祖先”。

　　在一系列“追根溯源”后他們發(fā)現(xiàn)，原本被認為全部由上胚層發(fā)育而來的內(nèi)胚層細胞，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為沿不同分化路徑而來的中胚層和外胚層細胞，則可能有著共同的“前身”細胞，這些發(fā)現(xiàn)顛覆了人們對傳統(tǒng)“細胞家譜”的認知。

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

　　該成果是對經(jīng)典發(fā)育生物學層級譜系理論的重大修正和補充，將極大推動早期胚胎發(fā)育和干細胞再生醫(yī)學相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。

　　該研究主要由中科院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生化與細胞所）景乃禾研究組、中科院-馬普學會計算生物學伙伴研究所韓敬東研究組與中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院/廣州再生醫(yī)學與健康廣東省實驗室彭廣敦研究組共同合作完成。中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院彭廣敦研究員、中科院馬普計算生物學研究所索生寶博士、生化與細胞所崔桂忠博士和禹方博士為該論文的共同第一作者，景乃禾研究員、韓敬東研究員和彭廣敦研究員為該論文的共同通訊作者。該工作得到了中科院動物研究所周琪研究員、悉尼大學Patrick P.L. Tam教授、生化與細胞所化學生物學技術(shù)平臺、高性能計算存儲與網(wǎng)絡服務平臺和動物實驗技術(shù)平臺的大力支持，獲中科院戰(zhàn)略性先導科技專項、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金委員會、廣東省科學技術(shù)基金、廣州再生醫(yī)學與健康廣東省實驗室前沿探索項目、上海市自然科學基金和上海市科學技術(shù)委員會資助。

　　原載于央廣網(wǎng) 2019年8月8日

　　作者：吳善陽