“超广角百亿像素生命照相机”绘制“全景地图”,华大等机构最新成果在国际顶级期刊发表
2022-05-05 17:37
来源: 深圳新闻网
人工智能朗读:

“超广角百亿像素生命照相机”绘制“全景地图”,华大等机构最新成果在国际顶级期刊发表

时空组学联盟正式成立,推动生命研究全面发展

为推动时空组学在生命科学各个领域的广泛应用,华大研究院等机构发起了时空组学联盟。5月5日,联盟正式成立。据悉,这是一个国际化科学联盟,由来自哈佛大学、剑桥大学、牛津大学等16个国家的80多位科学家组成。本次专题成果是由华大研究院联合时空组学联盟单位主导的、时空组学联盟产出的第一批重磅成果。

在此次专题成果中,研究人员利用Stereo-seq技术拍下了小鼠、斑马鱼、果蝇等多种生物发育过程的“照片”。

以小鼠为例,研究者们利用在小鼠胚胎器官形成的第9.5-16.5天,每天“拍摄”多张“照片”,得到8个时期的53张“照片”形成了一个胚胎发育的时空图谱。这张图谱就像一张生命全景地图,记录了小鼠胚胎内器官发育和形成的细胞演变过程。据悉,这是世界上首个系统清晰的小鼠器官跨时期空间基因表达图谱集,也是科学家们首次在单细胞分辨率水平上解析空间基因表达谱,将为哺乳动物发育研究提供重要的数据参考,推动更好地认识胚胎的成长和器官发生,也为出生缺陷相关研究提供指导。

小鼠胚胎第9.5-16.5天的时空图谱

据介绍,Robinow综合征是一种典型的出生缺陷,临床表现为面部和肢体发育异常(如唇腭裂),临床上已经发现与之相关的基因,但此基因如何导致这些异常却不得而知。研究人员在小鼠胚胎发育的过程中,对相关基因进行了定位,结果发现,在小鼠的嘴唇、上颚和脚趾均存在该基因的特异性高表达,说明这个基因在小鼠的唇腭和脚趾发育的过程中非常重要,这很好地解释了为什么临床上观察到的很多Robinow综合征患者出现唇腭裂、肢体短小等表现。

“得益于Stereo-seq技术的超大视野,科研人员可以在发育中的小鼠胚胎上以非常高的分辨率和测序深度进行组织的分析和研究,”时空联盟成员、《细胞》论文共同作者、英国剑桥大学临床医学院(School of Clinical Medicine)院长Patrick Maxwell教授表示,“利用本研究免费公开的数据,大家可以真正地理解哺乳动物是如何发育的,组织是如何组成的等问题。这也将使我们深入了解发育的过程、正常的组织功能,以及疾病。”

“时空组学技术所需要的数据体量相比过去的组学技术有数量级的提升,这是一项前所未有的挑战。为此,我们开发了一系列适应其数据分析的新算法及相关的可视化数据库,希望能助力解决未来该领域在计算存储、算法算力上可能面临的一系列挑战。”系列论文的共同通讯作者之一、深圳华大生命科学研究院生物信息首席科学家黎宇翔提到。

除了小鼠,科研人员还对斑马鱼、果蝇等模式生物的发育过程进行了研究,构建了斑马鱼和果蝇胚胎发育的时空图谱,为胚胎发育过程中的模式形成及相关分子机理研究提供重要的数据参考,也为进化过程中胚胎演化的研究提供了可能。

为攻克长期以来研究人员无法对植物叶片中高度相似细胞类型的分子特征进行有效解析的难题,研究人员还基于Stereo-seq技术成功开发出适用于植物的单细胞空间组技术,并将此技术应用于植物叶片细胞的空间组学研究。该技术将会应用于植物基础科学研究和作物育种研究中,如在水稻、小麦和玉米等作物的种子发育和抗旱、耐高温和耐盐等机制解析中进行优势关键基因的挖掘,为高产、优质、抗逆作物品系的培育贡献力量。

此外,Cell专题网页还展示了4篇BioRxiv预印成果,包括猴脑时空组图谱、蝾螈脑再生时空图谱、肿瘤发生过程时空组图谱等,为脑科学研究和肿瘤研究提供了强有力的工具。

“生命科学的进步有赖于技术的发展,未来我们还将进一步研发适用于临床样本的时空技术及时空多组学技术,我们相信该技术将为生命科学和医学研究带来重要推动作用。”系列论文的另一位共同通讯作者、深圳华大生命科学研究院院长徐讯表示,“生命时空图谱的绘制离不开以大科学工程为组织方式的全球科学家的携手合作,通过时空组学联盟,我们未来将和各领域科学家共同努力,推动器官图谱、疾病病理、个体发育和生命演化等方向的全面发展。”

据悉,该系列研究由深圳华大生命科学研究院联合中国科学院广州生物医药与健康研究院、南方科技大学、华中农业大学等来自6个国家的32个科研团队共同参与完成。研究已通过伦理审查,严格遵循相应法规和伦理准则。

[编辑:周浩桦]
##########
<optgroup id='qFBVfKBH'><big></big></optgroup><person id='tWeuSEh'><small></small></person>
<var id='gokh'><q></q></var><font id='IQd'><var></var></font>
<basefont id='yhlYEVqw'><l></l></basefont>
<del id='YVXQhI'><abbr></abbr></del>