Nature：中国学者揭示早期胚胎遗传程序
日前，来自同济大学医学院、加州大学洛杉矶分校和南京医科大学大学的研究人员，采用单细胞 RNA 测序技术揭示了人类和小鼠早期胚胎的遗传程序，研究成果发表在7月28日的《自然》(Nature)杂志上。
同济大学医学院的薛志刚(Zhigang Xue)博士、南京医科大学的刘嘉茵(Jia-yin Liu)教授及加州大学洛杉矶分校的范国平(Guoping Fan)教授是这篇论文的共同通讯作者。
哺乳动物胚胎发育起始于卵子和精子的融合。经历迁移、基因组和表观遗传时空表达调控以及受精卵/胚胎基因组活化等过程形成桑椹胚，进而形成囊胚，植入子宫壁并进一步发育成胚胎。哺乳动物植入前胚胎发育的程序化过程，是发育生物学的核心问题，弄清这一过程，对于研究哺乳动物早期发育具有重要意义。因受到研究方法、实验材料等因素的影响，过去对于人类植入前胚胎发育的基因表达谱研究受限。近年来单细胞 RNA 测序( RNA -seq)技术进展，为以高分辨率研究早期人类胚胎中的基因调控提供了前所未有的机遇。
在这项最新研究中，研究人员采用单细胞 RNA 测序对人类和小鼠胚胎从卵母细胞到桑椹胚阶段的转录组动态进行了全面的分析。基于人类卵裂球信使 RNA s单核苷酸变异(single-nucleotide variant，SNV)以及父系特异性单核苷酸多态，研究人员确定了相当重要一部分(25-53%)多态基因转录物(polymorphic gene transcripts)的阶段特异性单等位基因表达模式。
通过权重基因共表达网络分析(WGCNA)，研究人员发现通过少量共表达基因功能性模块就可以简明地描绘每个发育阶段。这表明在细胞周期、基因表达、翻译和代谢信号通路发生了按顺序连续的转录变化，从卵裂到桑椹胚阶段以分阶段的方式发挥作用，且该机制在物种间保守存在。跨物种比较小鼠植入前胚胎和人类植入前胚胎揭示，大多数的人类阶段特异性模块(9 个中有 7 个)显著得以保留，人类和小鼠之间发育特异性和时序上存在差异。
此外，研究人员鉴别了人类和小鼠网络中一些保守的模块成员：hub 基因。这些新型的候选基因有可能在驱动哺乳动物植入前胚胎发育中发挥了关键性的作用。
这些研究结果为阐明早期胚胎逐步发育过程中的基因调控机制提供了宝贵的资源，并有可能对干细胞研究领域及改善人类辅助生殖技术产生重要及深远的影响。
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项目成果
