Adv Sci丨杨建荣团队揭示细胞分化谱系发生的模式化结构特征

哺乳动物的胚胎发育如同一场精密编排的细胞交响乐，其核心在于细胞命运的精准调控与组织结构的稳定构建。

近日， 中山大学中山医学院杨建荣教授团队在Advanced Science发表相关研究结果Stereotyped Subclones Revealed by High-Density Single-CellLineage Tracing Support Robust Development，通过体外模拟肺的胚胎发育早期原始祖细胞形成阶段，利用高覆盖度的细胞谱系树构建和单细胞水平的谱系树比对揭示了支撑稳健发育的新机制。

团队成员 利用体外诱导分化系统 ，对 肺胚胎发育早期原始 肺 祖细胞形成阶段 进行了模拟，同时在细胞中加入经过优化的 s cGESTALT 细胞谱系追踪系统 ，成功 测定 了 群体 中 5 0% 细胞 的单细胞转录谱 及其 细胞谱系条码，并构建出 四个样品的 细胞 谱系树。

A.体外分化模型。B.全体单细胞转录组分群。C.一个样品的谱系树与末端细胞类型。

借助谱系树的丰富信息，研究人员揭示了 发育过程中多个关键信号通路的分化顺序，并 鉴定了一批可能通过 维持近缘细胞 表达量相似性（又被称作“ 转录记忆 ”， T ranscriptional memory ） 来 支撑发育稳健性 的基因。更重要的是，利用本课题组前 期开发的谱系树比对算法 ，研究人员在谱系树上发现了大量结构相似 ， 且末端细胞组成接近的子树 ，即 stereotyped subtree motif （ 模式化的谱系 子树 结构 ）。

一个典型的子树模式，在三个分化样品(下方x轴)中一共出现了43次（上方x轴）。这些子树具有相近的树结构（左侧）和类似的末端细胞组成（中间色块，每一列来自一棵子树，色块颜色代表细胞类型，空白表示该子树缺少这个细胞）

进一步的分析发现，模式化的子树可以在末端或 祖先 细胞出现死亡时，保证 细胞增殖分化产生的群体中仍然 大概率 保留 各种细胞 ，且其 比例适中 ， 从而支撑 发育 的稳健性 。多细胞生物发育的末期 已 有一些众所周知的模式化子树，例如 生殖细胞的减数分裂，果蝇的 触觉刚毛 。本研究是首次利用 基于D NA 条码的谱系 追踪系统，证明模式化子树 在发育早期同样存在，并首次提出模式化子树对稳健发育的潜在贡献。

杨建荣教授团队博士后张晓玉、博士研究生李梓樟、硕士研究生陈景宇为 该 论文的共同第一作者，杨建荣教授是论文的通讯作者。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202406208

制版人：十一

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