近日，鄭州大學(xué)華大基因?qū)W院在全景時(shí)空?qǐng)D譜方面取得突破性進(jìn)展，學(xué)院碩士研究生導(dǎo)師劉龍奇課題組與多國(guó)科研團(tuán)隊(duì)合作在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊Cell上發(fā)表了題為Spatiotemporal transcriptomic atlas of mouse organogenesis using DNA nanoball-patterned arrays的學(xué)術(shù)論文，鄭州大學(xué)華大基因?qū)W院和河南省醫(yī)藥科學(xué)研究院為共通訊作者單位，學(xué)院姜宇佳、鄭惠文和楊蘊(yùn)智三名碩士研究生為共同作者。該研究基于DNA納米球(DNB)模式陣列的全基因組技術(shù)Stereo-seq（SpaTial Enhanced REsolution Omics-sequencing）的開(kāi)發(fā)，結(jié)合單細(xì)胞分辨率、高靈敏度和大視野，創(chuàng)建了小鼠器官發(fā)生時(shí)空轉(zhuǎn)錄圖譜(MOSTA)，全面地描繪了發(fā)育中小鼠胚胎的時(shí)空轉(zhuǎn)錄動(dòng)態(tài)。該研究首次在單細(xì)胞分辨率水平上解析空間基因表達(dá)譜，為哺乳動(dòng)物發(fā)育研究提供重要的數(shù)據(jù)參考，推動(dòng)我們更好地認(rèn)識(shí)胚胎的成長(zhǎng)和器官發(fā)生，也為出生缺陷相關(guān)研究提供指導(dǎo)。

研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合DNA納米球（DNB）模式陣列和原位RNA捕獲技術(shù)，建立了Stereo-seq技術(shù)，利用該技術(shù)對(duì)C57BL/6小鼠胚胎發(fā)育第9.5天（E9.5）至第16.5天（E16.5）產(chǎn)出了共53張矢狀切面的轉(zhuǎn)錄組圖譜，并進(jìn)一步描述了小鼠胚胎發(fā)育中晚期的器官發(fā)育基因的空間表達(dá)模式以及器官發(fā)育的軌跡，構(gòu)建了小鼠器官發(fā)生時(shí)空轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(kù)；基于核酸染色影像進(jìn)行細(xì)胞邊界識(shí)別，獲取了E16.5小鼠全胚胎具有空間位置的單細(xì)胞時(shí)空轉(zhuǎn)錄組信息，描述了前腦的抑制性神經(jīng)元從內(nèi)側(cè)神經(jīng)節(jié)隆起至皮層的遷移軌跡；在E12.5、E14.5以及E16.5小鼠的背側(cè)中腦描述了中腦發(fā)育過(guò)程中的細(xì)胞分布異質(zhì)性，并在中腦的腦室區(qū)發(fā)現(xiàn)中腦區(qū)域放射狀膠質(zhì)細(xì)胞向神經(jīng)細(xì)胞祖細(xì)胞或膠質(zhì)細(xì)胞祖細(xì)胞兩個(gè)分支的分化軌跡以及在中腦發(fā)育過(guò)程中的時(shí)間分布異質(zhì)性，并找到了決定放射狀膠質(zhì)細(xì)胞分別向兩個(gè)分支發(fā)育的關(guān)鍵微環(huán)境因子和調(diào)控因子；

利用Stereo-seq構(gòu)建的小鼠中晚期的胚胎時(shí)空轉(zhuǎn)錄組圖譜，描述了人類(lèi)發(fā)育缺陷相關(guān)1,959個(gè)基因在小鼠胚胎中表達(dá)模式，并在單細(xì)胞精度下研究了由WNT5A基因突變導(dǎo)致的羅賓諾綜合征（Robinow Syndrome）在小鼠上顎和肢體中累及的細(xì)胞類(lèi)型，證明了應(yīng)用MOSTA解析發(fā)育過(guò)程中疾病相關(guān)基因表達(dá)的時(shí)空窗口和潛在累及細(xì)胞和器官方面的潛力。

劉龍奇表示，時(shí)空組學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了生命在時(shí)間和空間維度上細(xì)胞‘地圖’的全面繪制，讓我們可以在細(xì)胞甚至亞細(xì)胞分辨率下，觀察到正常狀態(tài)和疾病狀態(tài)下分子和細(xì)胞的分布及細(xì)胞之間的互作情況，真正實(shí)現(xiàn)了從高精度結(jié)構(gòu)的角度去理解功能，這將大大推動(dòng)我們對(duì)于生命復(fù)雜性和人類(lèi)疾病的全面認(rèn)知。

文章鏈接：Spatiotemporal transcriptomic atlas of mouse organogenesis using DNA nanoball-patterned arrays: Cell