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在一项新的研讨中，来自美国宾夕法尼亚大学等研讨机构的研讨人员初次具体描绘了动物胚胎发育进程中每个细胞是怎么改变的。他们运用了新式的单细胞生物学范畴的最新技能来剖析秀丽隐杆线虫胚胎中的细胞。相关研讨结果于2019年9月5日在线宣布在Science期刊上，论文标题为“A lineage-resolved molecular atlas of C. elegans embryogenesis at single-cell resolution”。论文通讯作者为宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的John I. Murray、宾夕法尼亚大学文理学院的Junhyong Kim和华盛顿大学的Robert Waterston。
图片来自Cole Trapnell。
Murray说，“在曩昔几年，新的单细胞基因组学办法彻底改变了对动物发育的研讨。咱们的研讨利用了这样一个现实：秀丽隐杆线虫胚胎具有十分少数的细胞，而且这些细胞由已知的彻底可重复的细胞割裂形式发作。通过运用单细胞基因组学办法，咱们能够在从原肠胚构成（当存在约50个细胞时）到胚胎发作完毕这个进程中辨认87%以上的胚胎细胞。”
秀丽隐杆线虫是一种体内只要558个细胞的动物。在多细胞生物体中，每个细胞都是通过单个受精卵的细胞割裂得到的，然后发作一个显现每个细胞的割裂前史的“细胞谱系树（cell lineage tree）”，并描绘它们彼此之间的联系，类似于家谱那样。Sydney Brenner、H. Robert Horvitz和John Sulston在40多年前一起获得了诺贝尔奖，他们的研讨已制作出秀丽隐杆线虫的细胞谱系树，而且他们发现每一种秀丽隐杆线虫都是通过相同的细胞割裂形式发作的。
为了进一步说明这种发育进程，这些研讨人员通过运用单细胞基因组学办法丈量转录组---细胞中的一切RNA，以便在分子水平上描绘发作的工作。这些办法答应科学家们能够确定在几万或数十万个细胞中表达或敞开的哪些基因，并依据类似基因亚群的表达判定稀有细胞类型。但是，在之前的研讨中很难知道是否已判定了一切细胞类型，或许所判定的细胞通过细胞割裂后怎么在彼此之间树立关联性。
论文榜首作者、华盛顿大学的研讨生Jonathan Packer和宾夕法尼亚大学的Qin Zhu开宣布杂乱的数据剖析程序和算法，以追寻转录组针对细胞谱系树的时刻序列发作的改变，然后提醒发作秀丽隐杆线虫全身所需的分子改变的具体动态。
由此发作的数据集将成为研讨秀丽隐杆线虫作为形式生物的数千个实验室的强有力东西，并突显了独自运用单细胞基因组学揣度其他物种中细胞之间联系的局限性。
Kim说，“宾夕法尼亚大学一直是单细胞基因组学的前驱之一，这真地有助于让这项研讨成为可能。”
这项研讨有助于提醒细胞在发育进程中怎么让它们的功用特化的根本机制。比方，这些研讨人员发现具有不同谱系前史的细胞能够敏捷收敛到相同的分子状况，然后无法再区别它们。他们还发现，在分解进程中，一些细胞的转录组发作了惊人的快速改变。
此外，这项研讨将有助于再生医学和细胞工程中的运用，比方操控运用患者本身细胞进行医治所触及的细胞分解进程。
参考资料：
1.Jonathan S. Packer et al.A lineage-resolved molecular atlas of C. elegans embryogenesis at single-cell resolution. Science, 2019, doi:10.1126/science.aax1971.
2.A molecular 'atlas' of animal development
https://phys.org/news/2019-09-molecular-atlas-animal.html
