中大新聞網訊（通訊員張玉琦）近日，中山醫學院楊建榮教授團隊通過體外模擬肺的胚胎發育早期原始祖細胞形成階段，利用高覆蓋度的細胞譜系樹構建和單細胞水平的譜系樹比對揭示了支撐穩健發育的新機制。相關研究成果發表于期刊《Advanced Science》上。
哺乳動物的胚胎發育如同一場精密編排的細胞交響樂，其核心在于細胞命運的精準調控與組織結構的穩定構建。楊建榮團隊成員利用體外誘導分化系統，對肺胚胎發育早期原始肺祖細胞形成階段進行了模擬，同時在細胞中加入經過優化的scGESTALT細胞譜系追蹤系統，成功測定了群體中50%細胞的單細胞轉錄譜及其細胞譜系條碼，并構建出四個樣品的細胞譜系樹。
借助譜系樹的豐富信息，研究人員揭示了發育過程中多個關鍵信號通路的分化順序，并鑒定了一批可能通過維持近緣細胞表達量相似性（又被稱作“轉錄記憶”，Transcriptional memory）來支撐發育穩健性的基因。更重要的是，利用本課題組前期開發的譜系樹比對算法，研究人員在譜系樹上發現了大量結構相似，且末端細胞組成接近的子樹，即stereotyped subtree motif（模式化的譜系子樹結構）。
團隊通過進一步分析發現，模式化的子樹可以在末端或祖先細胞出現死亡時，保證細胞增殖分化產生的群體中仍然大概率保留各種細胞，且其比例適中，從而支撐發育的穩健性。多細胞生物發育的末期已有一些眾所周知的模式化子樹，例如生殖細胞的減數分裂，果蠅的觸覺剛毛。本研究是首次利用基于DNA條碼的譜系追蹤系統，證明模式化子樹在發育早期同樣存在，并首次提出模式化子樹對穩健發育的潛在貢獻。
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https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202406208
