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脊椎动物胚胎发育是受到严酷时空调控的动态历程。在这个历程中，细胞会受到转录因子，信号通路，细胞外基质等多种因素的配合影响，从而导致细胞在短时间爆发基因表达和细胞状态的强烈改变，并走向差别的运气，推动胚胎发育历程。因此，系统性的探讨在差别时空纬度上，这些调控因子是怎样互作以及配相助用，以完成对胚胎发育严酷且细密的控制是剖析胚胎发育的主要途径。虽然以往的研究已经从单细胞层面展现了胚胎发育的调控全景，可是受限于手艺问题，还没有研究能够团结基因表达的空间信息对这一历程举行一个越发周全的探索。
2022年5月4日，深圳华大生命科学手艺学院刘龙奇课题组、华中农业大学董志强课题组在国际权威期刊Developmental Cell在线揭晓题为“Spatiotemporal mapping of gene expression landscapes and developmental trajectories during zebrafish embryogenesis”的研究论文。该研究使用Stereo-seq时空组学手艺，团结多切片战略，在超高区分率的配景下首次绘制了斑马鱼胚胎受精后24h内6个要害发育时间点的时空转录图谱，以及具有空间信息的发育轨迹，为科学家进一步探讨胚胎爆发中细胞的时空转变提供了一个开放的数据库和理论支持。
该研究选取了斑马鱼早期胚胎发育中6个要害时间点（3.3, 5.25, 10, 12, 18, 24 hpf）举行 Stereo-seq 测序，在10 μm（bin 15, 200*200 DNB，相当于1个细胞直径）的区分率下绘制斑马鱼胚胎发育的时空转录图谱。在超高区分率的配景下，通过对差别组织进一步的详尽分群以及团结差别区域的marker基因，在空间位置上，对相邻组织或是统一组织差别区域和差别细胞类型举行了明确的区域划分，并发明了一些类群潜在的marker基因，以及探讨了24hpf胚胎的后脑中差别分解状态的神经干细胞具有的空间漫衍特点。同时还通过空间基因� ？檎瓜至瞬畋鹂占淝蛑�，如相同泉源的差别组织或位置邻近的差别组织之间的互作关系和要害调控因子，并通过差别� ？橹涞幕プ髌饰龇⒚髯家蜃� sox10 对neural crest分解具有主要调控作用。
除此之外，为了更准确地描绘胚胎发育历程中的细胞分解轨迹，此研究选取了和时空转录组同样的6个时间点的斑马鱼胚胎举行单细胞转录组测序，通过 SPOTlight 将 scRNA-seq 的效果映射到 Stereo-seq 后，获得了斑马鱼胚胎发育中细胞运气转变和分子转变的时空发育轨迹，从而发明了细胞空间微情形和细胞运气走向之间的关系。由于在胚胎发育历程中，受体-配体对的互作施展了主要的功效，该研究通过盘算6个时间点中差别受体-配体对之间的相对距离，对斑马鱼胚胎发育中可能保存互作的受体-配体对举行展望，挖掘出一些潜在的互作关系以及他们在发育中的动态转变，如发育中与 mdka 配体互作的潜在受体。最后由于Notch信号通路对斑马鱼胚胎发育具有主要功效，该研究以Notch为例，形貌了Notch配体-受体对的动态转变，并通过空间基因� ？楹虶O剖析，剖析在差别时期Notch对差别组织发育的调控历程。
图1 使用Stereo-seq（左）和scRNA-seq（右）手艺，绘制斑马鱼胚胎发育的时空转录图谱和细胞的时空分解轨迹。
综上所述，该研究使用Stereo-seq空间转录组手艺，以受精后24h之内6个时间点的斑马鱼胚胎为研究工具，首次绘制了斑马鱼胚胎发育的空间转录图谱，并团结scRNA-seq构建了细胞分解时空轨迹。该研究为探索脊椎动物胚胎发育提供了一个可供参考的开放数据库，能够用来从差别维度剖析胚胎的早期发育历程。
深圳华大生命科学手艺学院刘龙奇教授，华中农业大学董志强教授，深圳华大生命科学手艺学院徐讯教授为本文配合通讯作者，深圳华大生命科学手艺学院刘畅，李睿，李杨，林秀妹，华中农业大学赵恺晨，青岛华大刘群为配合第一作者。该研究所用斑马鱼为来自国家水生生物种质资源库国家斑马鱼资源中心所提供的标准AB野生型品系。
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