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胚胎發(fā)育一詞通常是指從受精卵起到胚胎出離卵膜的一段過(guò)程。而無(wú)脊椎動(dòng)物胚胎學(xué)家則常把其概念擴(kuò)展到胎后發(fā)育直到性成熟，甚至整個(gè)生活史。近年來(lái)，科學(xué)家們?cè)谂咛グl(fā)育領(lǐng)域取得了眾多亮點(diǎn)研究成果，本文中，小編就對(duì)近期這個(gè)領(lǐng)域的重要研究進(jìn)行整理，分享給大家！
1.Nature：利用胚胎干細(xì)胞從頭構(gòu)建定制的大腦區(qū)域
doi:10.1038/s41586-018-0586-0
在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)波士頓兒童醫(yī)院和加州大學(xué)舊金山分校的研究人員描述了一種新方法來(lái)構(gòu)建定制的小鼠模型來(lái)研究大腦。首先，一種天然的毒素可用于在小鼠胚胎中殺死通常生長(zhǎng)在前腦中的年輕腦細(xì)胞。隨后就可利用經(jīng)過(guò)基因改造的含有研究所需的特定遺傳修飾的胚胎干細(xì)胞重建小鼠正在發(fā)育中的前腦。相關(guān)研究結(jié)果于2018年10月10日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Neural blastocyst complementation enables mouse forebrain organogenesis”。
圖片來(lái)自Nature, doi:10.1038/s41586-018-0586-0。
這種“前腦替換（forebrain substitution）”導(dǎo)致遺傳學(xué)特征受到嚴(yán)格控制的功能齊全的小鼠幼仔，從而允許科學(xué)家們能夠在更大程度的控制下研究特定基因如何影響大腦疾病。
2.Nature：胚胎干細(xì)胞在體外自我組裝成胚胎樣結(jié)構(gòu)
doi:10.1038/s41586-018-0578-0
哺乳動(dòng)物身體的結(jié)構(gòu)在胚胎植入子宮后不久就已建立。身體的前后軸、背腹軸和中間外側(cè)軸在協(xié)調(diào)胚胎的各個(gè)區(qū)域中的DNA轉(zhuǎn)錄的基因網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)下便已確定了。如今，在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)、洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院和英國(guó)劍橋大學(xué)的研究人員報(bào)道了小鼠胚胎干細(xì)胞產(chǎn)生表現(xiàn)出類(lèi)似能力的偽胚胎（pseudo-embryo, 即胚胎樣結(jié)構(gòu)）。相關(guān)研究結(jié)果于2018年10月3日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Multi-axial self-organization properties of mouse embryonic stem cells into gastruloids”。
這些被稱作類(lèi)原腸胚（gastruloid）的結(jié)構(gòu)僅由大約300個(gè)胚胎干細(xì)胞組成，表現(xiàn)出具有與6至10天齡胚胎后部相似的發(fā)育特征。這項(xiàng)研究表明，三個(gè)主要的胚胎軸是根據(jù)類(lèi)似于胚胎的基因表達(dá)程序形成的。因此，類(lèi)原腸胚有重大的潛力用于研究哺乳動(dòng)物正?；虿±硇耘咛グl(fā)育的早期階段。
3.Cell：重大進(jìn)展！開(kāi)發(fā)出新型智能顯微鏡，在四維水平下觀察活鼠中的胚胎發(fā)育
doi:10.1016/j.cell.2018.09.031
在一項(xiàng)新的研究中，美國(guó)霍華德-休斯醫(yī)學(xué)研究所珍妮莉亞研究園區(qū)物理學(xué)家和生物學(xué)家Philipp Keller及其同事們采取了一種不同的策略：他們?cè)O(shè)計(jì)了一臺(tái)能夠完成所有工作的智能顯微鏡。相關(guān)研究結(jié)果于2018年10月11日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“In Toto Imaging and Reconstruction of Post-Implantation Mouse Development at the Single-Cell Level”。
圖片來(lái)自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.09.031。
在這臺(tái)智能顯微鏡的中心，一種清晰的丙烯酸立方體結(jié)構(gòu)容納著胚胎成像室。兩個(gè)片光（light sheet）照亮小鼠胚胎，兩個(gè)攝像頭記錄圖像。這些組件讓這些研究人員窺探曾經(jīng)看不見(jiàn)的早期器官發(fā)育世界，以高分辨率細(xì)節(jié)揭示動(dòng)態(tài)事件。這臺(tái)顯微鏡的頭部配備了一套跟蹤胚胎位置和大小的算法。這些算法繪制片光如何在樣品中移動(dòng)，然后找出如何獲得好的圖像的方法---保持小鼠胚胎聚焦在視野中并位于視野中間。由于小鼠胚胎在不斷變化，這臺(tái)顯微鏡必須不斷適應(yīng)，以毫秒為間隔，在數(shù)百個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)上對(duì)數(shù)百多張圖像做出決定。
利用這臺(tái)智能顯微鏡，Keller團(tuán)隊(duì)如今能夠窺視活著的小鼠胚胎，觀察腸道開(kāi)始形成，心臟細(xì)胞開(kāi)始嘗試次跳動(dòng)。在一個(gè)關(guān)鍵的48小時(shí)窗口---也就是初級(jí)器官開(kāi)始形成的時(shí)間段---里，他們能夠追蹤每個(gè)胚胎細(xì)胞并確定它們?nèi)ハ蚝翁?，它們開(kāi)啟了哪些基因，以及它們?cè)诼飞嫌龅搅四男┘?xì)胞。
4.Nature：揭示在胚胎發(fā)生期間組織和器官如何構(gòu)建出來(lái)
doi:10.1038/s41586-018-0479-2
有沒(méi)有想過(guò)當(dāng)你僅是一個(gè)胚胎時(shí)，一群細(xì)胞如何能夠構(gòu)建出你的組織和器官？在一項(xiàng)新的研究中，美國(guó)加州大學(xué)圣巴巴拉分校研究員Otger Campàs及其團(tuán)隊(duì)利用他們開(kāi)發(fā)出的前沿技術(shù)破解了這個(gè)長(zhǎng)期存在的秘密，并揭示出胚胎是如何形成的令人吃驚的內(nèi)部工作細(xì)節(jié)。相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“A fluid-to-solid jamming transition underlies vertebrate body axis elongation”。
細(xì)胞之間通過(guò)交換生化信號(hào)進(jìn)行協(xié)調(diào)，但是它們彼此間也相互作用和相互推動(dòng)，從而構(gòu)建出我們生存下來(lái)所需的身體結(jié)構(gòu)，比如眼睛，肺部和心臟。而且事實(shí)證實(shí)，對(duì)胚胎進(jìn)行雕塑非常類(lèi)似于玻璃成型或三維打印。在這項(xiàng)新的研究中，Campins揭示出細(xì)胞群體以可控的方式從流體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)，從而構(gòu)建出脊椎動(dòng)物胚胎，這在某種程度上類(lèi)似于我們?nèi)绾螌⒉ＡＫ艹苫ㄆ炕蛉S打印出我們喜歡的物品。或者，如果愿意的話，我們從內(nèi)部三維打印出我們自己。
大多數(shù)物體都是以流體開(kāi)始。從金屬結(jié)構(gòu)到明膠甜點(diǎn)，它們的形狀是通過(guò)將熔化的原始材料倒入模具中，然后冷卻它們，從而獲得我們使用的固體物體而構(gòu)建出來(lái)的。正如奇胡利玻璃雕塑（Chihuly glass sculpture）是通過(guò)仔細(xì)熔化玻璃部分而讓其慢慢地重塑而制成，胚胎的某些區(qū)域中的細(xì)胞更加活躍并且將這種組織“融化”成能夠加以重構(gòu)的流體狀態(tài)。Campàs解釋到，一旦完成，細(xì)胞就會(huì)“冷卻”，從而確定組織形狀。
Campàs說(shuō)，“我們觀察到的從流體組織狀態(tài)到固體組織狀態(tài)的轉(zhuǎn)換在物理學(xué)中被稱為'堵塞（jamming）'。堵塞轉(zhuǎn)換是一種非常普遍的現(xiàn)象。當(dāng)無(wú)序系統(tǒng)中的顆粒（比如泡沫、乳液或玻璃）被迫在一起或冷卻時(shí)，這種現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生。”
Campàs說(shuō)，“像其他脊椎動(dòng)物一樣，斑馬魚(yú)從一群很大程度上是無(wú)形的細(xì)胞開(kāi)始，需要將身體轉(zhuǎn)變成細(xì)長(zhǎng)的形狀，頭部位于一端，尾部位于另一端。”導(dǎo)致這個(gè)過(guò)程的細(xì)胞物理重組裝一直是個(gè)謎。令人吃驚的是，這些研究人員發(fā)現(xiàn)構(gòu)建出這種組織的細(xì)胞群體在物理上像泡沫一樣，在發(fā)育過(guò)程中發(fā)生堵塞，從而“凍結(jié)”這種組織結(jié)構(gòu)并設(shè)定它的形狀。
5.Science：破解20年謎團(tuán)！在哺乳動(dòng)物胚胎的細(xì)胞分裂期間，兩個(gè)紡錘體讓親本染色體一直保持分開(kāi)
doi:10.1126/science.aar7462; doi:10.1126/science.aau3216
人們長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)為，在胚胎的次細(xì)胞分裂過(guò)程中，一個(gè)紡錘體負(fù)責(zé)將胚胎內(nèi)的染色體分離到兩個(gè)細(xì)胞中。如今，來(lái)自歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室（EMBL）的研究人員證實(shí)實(shí)際上存在兩個(gè)紡錘體：一個(gè)紡錘體分離一組父本染色體，另一個(gè)紡錘體分離一組母本染色體，這意味著來(lái)自親本的遺傳信息在次細(xì)胞分裂過(guò)程中一直都是分開(kāi)的。這些研究結(jié)果注定要改變生物教科書(shū)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年7月13日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Dual-spindle formation in zygotes keeps parental genomes apart in early mammalian embryos”。
這種雙紡錘體形成可能解釋了哺乳動(dòng)物早期發(fā)育階段（涉及初的幾次細(xì)胞分裂）發(fā)生的高錯(cuò)誤率。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的EMBL小組負(fù)責(zé)人Jan Ellenberg說(shuō)，“這項(xiàng)研究的目的是找出為何在初的幾次細(xì)胞分裂中會(huì)發(fā)生這么多錯(cuò)誤。我們已知昆蟲(chóng)等簡(jiǎn)單生物中的雙紡錘體形成，但是我們從未想過(guò)諸如小鼠之類(lèi)的哺乳動(dòng)物就也會(huì)出現(xiàn)這種情況。這一發(fā)現(xiàn)令人大吃一驚，表明人們應(yīng)該為意外發(fā)現(xiàn)做好準(zhǔn)備。”
借助于Ellenberg團(tuán)隊(duì)和EMBL的Lars Hufnagel團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出的光片層掃描顯微鏡（light-sheet microscopy），這一發(fā)現(xiàn)才成為可能。鑒于胚胎對(duì)光是非常敏感的而且傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡方法會(huì)對(duì)它造成損傷，這種光片層掃描顯微鏡允許對(duì)胚胎的早期發(fā)育進(jìn)行實(shí)時(shí)的三維成像。這種光片層掃描顯微鏡的高速掃描和空間極大地降低胚胎接觸的光量，從而對(duì)這些之前無(wú)法觀察到的過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)分析。
6.Cell：轉(zhuǎn)座子LINE1對(duì)早期胚胎發(fā)育是至關(guān)重要的
doi:10.1016/j.cell.2018.05.043
在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校、中國(guó)清華大學(xué)和英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)一種人們長(zhǎng)期認(rèn)為是垃圾或有害寄生物的“跳躍基因”實(shí)際上是胚胎發(fā)育初始階段的一種關(guān)鍵的調(diào)節(jié)因子。相關(guān)研究結(jié)果于2018年6月21日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“A LINE1-Nucleolin Partnership Regulates Early Development and ESC Identity”。論文通信作者為加州大學(xué)舊金山分校產(chǎn)科/婦科與生殖科學(xué)副教授Miguel Ramalho-Santos博士。論文作者為加州大學(xué)舊金山分校的Michelle Percharde博士。
圖片來(lái)自Ramalho-Santos lab / UCSF。
如今，這些研究人員發(fā)現(xiàn)作為一種為常見(jiàn)的轉(zhuǎn)座子，LINE1占人類(lèi)基因組的24％，不是吃白食的，也不是寄生物，相反實(shí)際上是胚胎發(fā)育經(jīng)過(guò)兩細(xì)胞階段所必需的。
為了確定小鼠胚胎中的高水平LINE1 RNA表達(dá)對(duì)這種動(dòng)物的發(fā)育是否是比較重要的，Percharde通過(guò)實(shí)驗(yàn)剔除了小鼠胚胎干細(xì)胞中的LINE1 RNA。令她吃驚的是，她發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞中的這種基因表達(dá)模式發(fā)生了變化，返回到受精卵次分裂后的兩細(xì)胞胚胎中觀察到的模式。Ramalho-Santos團(tuán)隊(duì)嘗試著移除受精卵中的LINE1，結(jié)果發(fā)現(xiàn)胚胎*喪失了經(jīng)過(guò)兩細(xì)胞階段的能力。
進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明盡管LINE1基因在早期胚胎和干細(xì)胞中表達(dá)，但是它的作用并不是將它自身插入到基因組的其他地方。相反，它的RNA被捕獲在細(xì)胞核內(nèi)，在那里它與基因調(diào)節(jié)蛋白Nucleolin和Kap1形成復(fù)合物。這種復(fù)合物對(duì)關(guān)閉一種協(xié)調(diào)胚胎的兩細(xì)胞狀態(tài)的主要遺傳程序（由基因Dux控制著）和啟動(dòng)胚胎進(jìn)行進(jìn)一步分裂和發(fā)育所必需的基因是必要的。
7.Nature：研究塑造人類(lèi)胚胎的早決定
doi:10.1038/s41586-018-0150-y
為什么人類(lèi)胚胎中的一個(gè)干細(xì)胞變成神經(jīng)元而不是變成肌肉細(xì)胞？為什么另一個(gè)干細(xì)胞決定產(chǎn)生軟骨而不是心臟組織？在一項(xiàng)新的研究中，美國(guó)洛克菲勒大學(xué)的Ali H. Brivanlou和他的團(tuán)隊(duì)揭示了決定細(xì)胞命運(yùn)的分子通路。這一發(fā)現(xiàn)為研究人類(lèi)發(fā)育早階段和可能為各種疾病開(kāi)發(fā)出新的治療方法提供一種新的平臺(tái)。相關(guān)研究結(jié)果于2018年5月23日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Self-organization of a human organizer by combined Wnt and Nodal signalling”。
科學(xué)家們已知道胚胎干細(xì)胞能夠分化成體內(nèi)的任何一種類(lèi)型的特化細(xì)胞，如骨細(xì)胞、腦細(xì)胞、肺細(xì)胞和肝細(xì)胞。他們也已知道在兩棲動(dòng)物和魚(yú)類(lèi)胚胎中發(fā)現(xiàn)的特定細(xì)胞群體在塑造早期發(fā)育結(jié)構(gòu)中起著組織作用。這些被稱為“組織者（organizer）”的細(xì)胞群體發(fā)出分子信號(hào)，引導(dǎo)其他細(xì)胞以特定的方式生長(zhǎng)和發(fā)育。當(dāng)將組織者細(xì)胞從一個(gè)胚胎移植到另一個(gè)胚胎時(shí)，它會(huì)刺激它的新宿主產(chǎn)生次級(jí)脊柱和中樞神經(jīng)系統(tǒng)（包括脊髓和大腦）。
在這項(xiàng)新的研究中，Brivanlou團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了一系列涉及人造人類(lèi)胚胎的實(shí)驗(yàn)：利用人胚胎干細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室中生長(zhǎng)出直徑大約一毫米的微小細(xì)胞簇。盡管與自然界中的對(duì)應(yīng)物相差甚遠(yuǎn)，但是這些人造胚胎含有在真正的人類(lèi)胚胎中存在的很多細(xì)胞和組織，而且能夠作為真正的人類(lèi)胚胎的模擬物發(fā)揮作用。
之前的研究也揭示出三種不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路促進(jìn)小鼠和青蛙等動(dòng)物的早期胚胎發(fā)育。通過(guò)激活放置在培養(yǎng)皿中的人造人類(lèi)胚胎內(nèi)的這些通路，Brivanlou和他的同事們證實(shí)這些相同的分子信號(hào)也能夠促進(jìn)人類(lèi)細(xì)胞的發(fā)育。當(dāng)以正確的順序給予這些信號(hào)時(shí)，這些人造胚胎甚至產(chǎn)生了他們自己的組織者細(xì)胞。
8.Cell：重磅！很多器官和組織正常發(fā)育根本不需細(xì)胞凋亡
doi:10.1016/j.cell.2018.04.036
在20世紀(jì)40年代，細(xì)胞凋亡被描述為在胚胎發(fā)育中發(fā)揮作用。在過(guò)去的70年里，許多研究已提示著細(xì)胞凋亡在發(fā)育期間的大多數(shù)階段和組織中起著關(guān)鍵作用。
在一項(xiàng)新的研究中，澳大利亞研究人員證實(shí)盡管細(xì)胞凋亡整體而言對(duì)健康發(fā)育是至關(guān)重要的，但是很多器官和組織并不需要細(xì)胞凋亡來(lái)正常發(fā)育。很明顯，細(xì)胞凋亡在發(fā)育期間并不像之前認(rèn)為的那樣重要。這一發(fā)現(xiàn)可能重寫(xiě)我們對(duì)凋亡在胚胎發(fā)育和先天性出生缺陷中發(fā)揮作用的理解。這項(xiàng)還提示著細(xì)胞死亡過(guò)程發(fā)生異常可能導(dǎo)致一些常見(jiàn)的人類(lèi)出生缺陷，如脊柱裂、心臟血管缺損和腭裂。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年5月17日的Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Embryogenesis and Adult Life in the Absence of Intrinsic Apoptosis Effectors BAX, BAK, and BOK”。論文通信作者為來(lái)自澳大利亞沃爾特與伊麗莎-霍爾醫(yī)學(xué)研究所（Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research）的Francine F.S. Ke、Anne K. Voss和Andreas Strasser。
這些研究人員發(fā)現(xiàn)細(xì)胞凋亡在發(fā)育期間的特定時(shí)間和地點(diǎn)是*的，但是在發(fā)育期間的其他時(shí)間和地點(diǎn)并不是必要的。他們鑒定出特別需要細(xì)胞凋亡才能正常發(fā)育的組織和器官，而且令人吃驚的是，他們還鑒定出很多組織和器官在發(fā)育期間根本并不需要細(xì)胞凋亡。
9.重大進(jìn)展！三篇Science揭示單個(gè)細(xì)胞形成完整有機(jī)體的基因圖譜
doi:10.1126/science.aar4362; doi:10.1126/science.aar3131; doi:10.1126/science.aar5780
不論是蠕蟲(chóng)、人類(lèi)還是藍(lán)鯨，所有的多細(xì)胞生物都是從單個(gè)細(xì)胞卵子開(kāi)始的。這個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生形成有機(jī)體所需的許多其他的細(xì)胞，而且每個(gè)新的細(xì)胞都是在合適的時(shí)間在合適的位置上產(chǎn)生的，從而通過(guò)與它的相鄰細(xì)胞進(jìn)行合作而地發(fā)揮它的功能。這一壯舉是自然界中引人注目的成就之一，而且盡管經(jīng)過(guò)了幾十年的研究，生物學(xué)家們還是對(duì)這一過(guò)程知之甚少。
如今，在三項(xiàng)具有里程碑意義的研究中，來(lái)自美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院和哈佛大學(xué)的研究人員報(bào)道他們?nèi)绾蜗到y(tǒng)性地對(duì)發(fā)育中的斑馬魚(yú)和熱帶爪蟾（Xenopus tropicalis）胚胎內(nèi)的每個(gè)細(xì)胞進(jìn)行分析，從而確定揭示單個(gè)細(xì)胞如何形成一個(gè)完整有機(jī)體的路線圖。
這些研究人員利用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)追蹤了胚胎生命的初24小時(shí)內(nèi)單個(gè)細(xì)胞的命運(yùn)。 他們的分析揭示出當(dāng)胚胎轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌募?xì)胞狀態(tài)和類(lèi)型時(shí)，哪些基因開(kāi)啟或關(guān)閉以及何時(shí)發(fā)生的完整圖譜?？傊@些發(fā)現(xiàn)代表著在兩種重要的模式生物中產(chǎn)生不同的細(xì)胞類(lèi)型的基因“配方”目錄，并且為研究發(fā)育生物學(xué)和疾病提供了的資源。這三項(xiàng)研究的結(jié)果于2018年4月26日同時(shí)在線發(fā)表在Science期刊上，論文標(biāo)題分別為“Single-cell mapping of gene expression landscapes and lineage in the zebrafish embryo”、“Single-cell reconstruction of developmental trajectories during zebrafish embryogenesis”和“The dynamics of gene expression in vertebrate embryogenesis at single-cell resolution”。篇論文的通信作者為哈佛醫(yī)學(xué)院的Sean G. Megason和Allon M. Klein。第二篇論文的通信作者為哈佛大學(xué)的Aviv Regev和Alexander F. Schier。第三篇論文的通信作者為哈佛醫(yī)學(xué)院的Marc W. Kirschner和Allon M. Klein。
斑馬魚(yú)胚胎，圖片來(lái)自Fengzhu Xiong and Sean G. Megason/HMS。
Klein、Kirschner和及其團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種被稱作InDrops的單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)，從而能夠每次一個(gè)細(xì)胞地捕獲斑馬魚(yú)和熱帶爪蟾胚胎中每個(gè)細(xì)胞的基因表達(dá)數(shù)據(jù)。他們?cè)?4小時(shí)內(nèi)的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)收集來(lái)自這兩種模式生物的成千上萬(wàn)個(gè)細(xì)胞的基因表達(dá)數(shù)據(jù)。
當(dāng)胚胎發(fā)育時(shí)，為了繪制每個(gè)細(xì)胞的譜系圖譜和確定標(biāo)記著新的細(xì)胞狀態(tài)和類(lèi)型的基因表達(dá)事件的準(zhǔn)確順序，Klein團(tuán)隊(duì)和Kirschner團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了新的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算技術(shù)，包括TracerSeq，即導(dǎo)入人工DNA條形碼來(lái)追蹤細(xì)胞之間的譜系關(guān)系。
在Schier領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究中，Schier團(tuán)隊(duì)利用一種被稱作Drop-Seq的單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在高時(shí)間分辨率下研究斑馬魚(yú)胚胎12多個(gè)小時(shí)。通過(guò)與Regev合作，Schier團(tuán)隊(duì)利用一種他們稱為URD的計(jì)算方法重建出胚胎發(fā)育中的細(xì)胞軌跡。
Schier團(tuán)隊(duì)分析了38000多個(gè)細(xì)胞，并開(kāi)發(fā)了揭示當(dāng)25種細(xì)胞類(lèi)型發(fā)生特化時(shí)，它們的基因表達(dá)發(fā)生變化的細(xì)胞“家族樹(shù)”。通過(guò)將這些數(shù)據(jù)與空間推理相結(jié)合，Schier團(tuán)隊(duì)還能夠重建早期斑馬魚(yú)胚胎中的各種細(xì)胞類(lèi)型的空間起源。
10.Nature：測(cè)量單個(gè)細(xì)胞的染色質(zhì)可接近性，從而揭示胚胎發(fā)育路徑
doi:10.1038/nature25981
在一項(xiàng)新的研究中，美國(guó)華盛頓大學(xué)和位于德國(guó)海德堡市的歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的研究人員證實(shí)細(xì)胞類(lèi)型和發(fā)育階段能夠從數(shù)千個(gè)單細(xì)胞的染色質(zhì)可接近性（chromatin accessibility, 也譯作染色質(zhì)開(kāi)放性）測(cè)量中推導(dǎo)出來(lái)。他們利用這種方法發(fā)現(xiàn)正在發(fā)育的胚胎中的細(xì)胞如何調(diào)節(jié)它們的身份，從而決定著它們變成什么類(lèi)型的細(xì)胞。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年3月22日的Nature期刊上，論文標(biāo)題為“The cis-regulatory dynamics of embryonic development at single-cell resolution”。論文通信作者為歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Eileen Furlong和華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Jay Shendure。
這種新的和更為系統(tǒng)性的方法允許研究人員同時(shí)分析胚胎中的所有不同的細(xì)胞類(lèi)型，并且重要的是，是在單細(xì)胞分辨率下開(kāi)展分析。Furlong說(shuō)，“我期待這種方法節(jié)省世界各地的實(shí)驗(yàn)室很多時(shí)間。”
之前，科學(xué)家們必須首先分離不同的細(xì)胞類(lèi)型，然后分批地研究每種細(xì)胞類(lèi)型中的染色質(zhì)。這種冗長(zhǎng)的方法提供了一種給定的細(xì)胞類(lèi)型的數(shù)千個(gè)細(xì)胞的平均測(cè)量值。Shendure說(shuō)，“之前的研究利用RNA含量的差異來(lái)鑒定細(xì)胞類(lèi)型和它們的發(fā)育路徑。在這項(xiàng)新的研究中，我們測(cè)量了單個(gè)細(xì)胞中的染色質(zhì)狀態(tài)，這種染色質(zhì)狀態(tài)包括控制著每個(gè)細(xì)胞中的RNA表達(dá)方式和時(shí)間的調(diào)控程序。”
11.Cell：肌動(dòng)蛋白環(huán)擴(kuò)張對(duì)健康的胚胎至關(guān)重要
doi:10.1016/j.cell.2018.02.035
在一項(xiàng)新的研究中，新加坡科技研究局（A*STAR）的Nicolas Plachta博士和澳大利亞新南威爾士大學(xué)的Maté Biro博士及其同事們通過(guò)采用先進(jìn)的顯微鏡技術(shù)和活的小鼠胚胎，觀察到肌動(dòng)蛋白環(huán)（actin ring）在胚胎表面上形成，其中肌動(dòng)蛋白是細(xì)胞骨架的一種主要組分。相關(guān)研究結(jié)果于2018年3月22日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Expanding Actin Rings Zipper the Mouse Embryo for Blastocyst Formation”。
利用高分辨率共聚焦顯微鏡在活的小鼠胚胎中檢測(cè)到擴(kuò)張中的肌動(dòng)蛋白環(huán)，圖片來(lái)自University of New South Wales。
胚胎外層細(xì)胞中的肌動(dòng)蛋白環(huán)向細(xì)胞間連接（具體而言，就是相鄰細(xì)胞之間形成的緊密連接和黏著連接）擴(kuò)張是隨后的胚胎封閉和健康發(fā)育所*的。肌動(dòng)蛋白環(huán)與這些細(xì)胞間連接偶聯(lián)在一起會(huì)使得這些細(xì)胞間連接更加穩(wěn)定，而且肌動(dòng)蛋白環(huán)沿著這些細(xì)胞間連接扣緊，使得胚胎封閉，從而確保健康的囊胚形成。（生物谷 ）
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