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研究团队利用小鼠发育的单细胞图谱确定细胞命运调控程序

多细胞生物的发育过程的稳健性表明有一个专门的调控程序来控制细胞命运决定的轨迹。根据Waddington的表观遗传景观理论,分化的细胞类型来自不稳定的干/祖细胞状态,并最终进入稳定的细胞状态。

从单细胞数据中得出的状态流形的新兴概念进一步增强了我们对谱系进展的理解。这些状态流形背后的基因调控程序是什么?它们是如何被调控的?这两个问题在这个领域仍然是个谜。

一个研究团队长期致力于单细胞测序和细胞命运决定的研究。他们开发了Microwell-seq,即一种使用简单和廉价设备的高通量和低成本的scRNA-seq平台。他们构建了世界上第一个小鼠细胞图谱和人类细胞景观。

在此基础上,这个研究团队在一项新的研究中对小鼠进行了从早期胚胎阶段到成熟成体阶段的七个生命阶段的单细胞转录组分析。他们总共分析了52万多个细胞,并确定了参与小鼠核心命运决定回路的谱系共同主调节因子和谱系特异性主调节因子。

在这项新的研究中,这个研究团队分析了小鼠在从早期胚胎阶段到成熟成体阶段的不同阶段---胎龄、出生当天、出生后第10天、出生后第21天和成年---的基因表达变化。所分析的器官涉及神经系统、呼吸系统、消化系统、循环系统、泌尿系统和生殖系统。

实验显示,在谱系发育过程中,转录的可塑性逐渐降低。这个研究团队构建了一个系统性的转录因子调控网络,确定了900多个调控子并确定了15种不同的表达模式,包括谱系共同调控程序和谱系特异性调控程序。他们比较了不同细胞谱系的分化特异性,确定了细胞命运决定的共同调控因子。

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