“生命最初的指令”如何被启动？《自然·通讯》发布上海科研团队成果

当精子与卵子结合，细胞的命运之书翻开了第一页。而在受精卵中，绝大多数基因最初是“沉睡”的，真正决定生命进程的，是那些在关键时刻被悄然“唤醒”的基因——它们如同指挥家，引导着整个发育交响的展开。

近日，《自然·通讯》（Nature Communications）在线发表了上海海洋大学陈良标和胡鹏团队的一项成果。研究团队成功在活体鱼类胚胎中实现了单细胞新生RNA测序技术的系统优化和应用，首次实现了对“合子激活”阶段新转录基因的高灵敏度、高准确性检测。这项技术突破不仅打开了研究生命起源奥秘的新窗口，也为水产育种的基因精准设计提供了重要工具。

《自然·通讯》（Nature Communications）在线发表上海海洋大学陈良标胡鹏教授团队的重要成果。 本文图片均为 上海海洋大学 供图

每个新生命的开始，都经历一次“主权交接”：从母亲提供的遗传物质，过渡到胚胎自主控制基因表达。这一过程被称为母源-合子转换，是胚胎发育中最关键的转折点。然而，刚被激活的合子基因，其转录本数量极其稀少，又常常被海量的母源RNA“淹没”。这使得传统的测序技术很难“听见”这些微弱却至关重要的声音。

胡鹏教授曾在博士后期间参与开发了检测新合成RNA的前沿技术-单细胞新生RNA测序技术（scNT-seq）。此次研究中，团队围绕鱼类胚胎模型，开展了系统性优化。一方面实现系统评估标记方法。研究团队对10种主流RNA化学转化方法进行了系统筛选，并在超过5万个斑马鱼细胞中测试。最终发现，基于mCPBA/TFEA的“on-beads”转化方案，能实现超过8%的T-to-C替换率，表现远优于传统“体内标记”（in-situ labeling）方法，在信号强度和RNA质量上均表现卓越。另一方面，精准标记新合成RNA。团队在模式鱼类-斑马鱼受精卵的一细胞阶段显微注射4-硫尿苷（4sU），实现了对合子新转录RNA的高效标记，犹如在新产生的RNA上做下特殊标记，便于后续识别。

研究实现了诸多突破。首先，检测灵敏度大幅提升。优化后的方法能在海量母源RNA背景下清晰捕捉新合子RNA信号。其次，母源和合子RNA实现精准区分，通过计算新RNA占比，精确判定哪些基因是胚胎合子激活的。最后，发现更多关键基因。相较以往，本研究识别出更多此前未被报道的合子激活基因，并通过原位杂交实验验证其在整胚中的表达模式。

研究团队成功在活体鱼类胚胎中实现了单细胞新生RNA测序技术的系统优化和应用，首次实现了对“合子激活”阶段新转录基因的高灵敏度、高准确性检测。

据上海海洋大学介绍，这项研究不仅深入揭示了“生命最初的指令”是如何被启动的，而且早期发育过程中合子基因的时空表达决定了胚胎质量，进而能影响鱼类生物育种的进展，是未来实现精准调控、培育优质高产抗逆水产新品种（如斑马鱼模式研究指导经济鱼类育种）的关键理论基础和技术保障。

上海海洋大学教授胡鹏为本文通讯作者，实验室博士研究生张晓雯、硕士研究生彭铭健为文章共同第一作者，研究工作得到了上海海洋大学陈良标教授的大力支持与悉心指导，硕士研究生朱江浩也作出重要贡献。