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Nat Cell Biol:突破!科学家开发出首个拥有2万细胞的哺乳动物细胞地图

来源:本站原创 2018-01-16 09:30

2018年1月16日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,一项刊登在国际杂志Nature Cell Biology上的研究报告中,来自剑桥大学干细胞研究所的研究人员利用尖端技术对超过2万个单一细胞进行了形态特征的分析,从而开发出了首张“细胞地图”,该地图能够描述哺乳动物胚胎发育早期阶段所有主要的细胞类型特征,基于该细胞地图,科学家们就能鉴别出参与血细胞发育形成的重要信号通路,同时也为后期开发新型疾病疗法和药物提供新的研究线索。

图片来源:www.sciencealert.com

文章中,研究人员利用单细胞技术对处于早期发育阶段的小鼠胚胎中超过2万个单一细胞的基因活性进行了分析,在该阶段,小鼠胚胎中诸如心脏和大脑等主要器官都已经形成了。在这种新型的细胞地图中研究人员就能够捕获发育中胚胎的基因活性模式,这就能帮助他们理解细胞的生长机制,并且获得机体正常发挥功能所需的多种不同的特性。研究者指出,通过鉴别参与早期血细胞发育的新型通路就能够有效利用新型凭条,在胚胎中血细胞会同其他组织一同成熟,比如心脏、肌肉、静脉和动脉等,然而在这些领域的研究中研究人员仍然存在很大的知识鸿沟。

研究者Bertie Gottgens说道,通过在细胞地图中寻找已知的血细胞标志物,我们就能鉴别出白三烯的生物合成途径,并以其作为早期血液发育的新型调节子。对于很多需要骨髓移植或专门输血的患者而言,获得合适的供血细胞非常受限,而识别出能有效驱动正常血细胞发育的新型通路或许就能在实验室中帮助改善这些患者改善血细胞产生的能力。

同时这种细胞地图的数据还能为研究人员提供开发新药的机会,John Marioni博士表示,如果我们知道哪些基因会在关键的发育阶段开启表达的话,就能开发出相应的药物来靶向作用重要的通路,同时改变诸如先天性心脏缺损等疾病患者机体的细胞功能;目前本文研究者正在为所有科学家制作这张信息量巨大的综合性单细胞地图,其或能被研究人员用来揭示此前并未发现的促进哺乳动物机体发育的途径,比如肺部、肝脏和大脑组织的发育等。

细胞生物学所面临的巨大挑战就是如何将赋予细胞身份的多个精确步骤拼凑在一起,截止到目前为止,实验性的方法缺少对细胞之间差异精确性的理解,而这或许无法解释不同细胞为何会表现出不同功能,以及这些差异如何诱发疾病的;而植入后阶段的小鼠胚胎中2万个单一细胞的特性描述或许就是让研究人员印象非常深刻的一项成就,其能提供全方位的视角来阐明细胞的身份特性。

最后研究者Andrew Chisholm表示,利用这种新型细胞地图,我们就能够深入分析阐明小鼠胚胎关键发育阶段不同类型细胞所表现出的特性,这或许就为全球的科学家们提供了一个宝贵的资源库。此外本文研究还阐明了基于单细胞技术在理解多个器官发育过程中的重要作用,未来该技术还将帮助更多科学家改善当前方法,通过干细胞来制造更加成熟且具有特异性的细胞。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Ximena Ibarra-Soria, Wajid Jawaid, Blanca Pijuan-Sala, et al. Defining murine organogenesis at single-cell resolution reveals a role for the leukotriene pathway in regulating blood progenitor formation. Nature Cell Biology (2018) doi:10.1038/s41556-017-0013-z

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