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Genome Biology | 北京大学生物动态光学成像中心汤富酬课题组揭示

小鼠胚胎器官发生单细胞转录组图谱

时间:2018/3/15   放大字体 放小字体 打印

      2018年3月14日,基因组学术期刊Genome Biology以长文章形式在线发表了北京大学生物动态光学成像中心、北京未来基因诊断高精尖创新中心汤富酬课题组题为“Single-cell RNA-seq analysis unveils a prevalent epithelial/mesenchymal hybrid state during mouse organogenesis”的研究论文。该论文在单细胞转录组层面上揭示了小鼠胚胎在发育早期的E9.5-11.5阶段三个胚层的8种代表性主要器官(前脑、后脑、皮肤、心脏、体节、肺、肝和小肠)的器官发生的分子调控机制,发现早期器官发生时期的胚胎上皮细胞普遍具有上皮/间充质中间态特性。

      在哺乳动物胚胎发育早期,器官发生是一个可以产生不同器官和细胞类型多样化的重要生物学过程。该论文利用单细胞转录组测序技术对小鼠胚胎E9.5-E11.5时期8种主要器官进行了深入、系统的分析。该研究发现:

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a.研究涉及到的器官;b.所有细胞的t-SNE聚类分析结果

      1. 基于转录因子调控网络将所有的胚胎细胞分成具有上皮特征、中胚层特征、造血特征、以及神经特征的4个细胞类群,同时解析了每个类群内部在发育过程中的相似性和差异性。

Figure2.png

上皮细胞与间充质细胞之间的相互作用

      2. 在上皮细胞为主的4种器官中(小肠,肝,肺和皮肤)系统揭示了上皮细胞与间充质细胞之间的分子相互作用,这些相互作用对器官的正常形成和发育起着重要的作用。

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a.上皮细胞具有普遍的间充质特征;b. 肿瘤中上皮/间充质中间态细胞

      3. 发现早期器官发生时期的胚胎上皮细胞具有普遍的间充质特征表明胚胎期的上皮细胞具有很强的可塑性。到了胚胎发育后期上皮细胞的这些间充质特征会逐渐消失。这种在胚胎发育早期出现的上皮/间充质中间态的特征与肿瘤发生时出现的上皮/间充质中间态的特征非常相似,提示了肿瘤上皮的上皮/间充质中间态特征的产生很可能是由于这些肿瘤上皮细胞部分去分化退回到了类似胚胎期的上皮/间充质中间态。这一发现为今后研究肿瘤发生或转移提供了新思路。

      汤富酬教授为该论文的通讯作者。生科院PTN2015级博士生董骥、生命科学联合中心2013级博士生胡玉琼、博士后范小英和生命科学联合中心2014级博士生吴兴龙为论文的共同第一作者。本研究得到了国家自然科学基金,科技部和未来基因诊断高精尖创新中心的的支持


原文链接https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-018-1416-2