EMBO J | 王玮课题组揭示心脏早期发育关键调控机制

2025年11月3日，中国海洋大学方宗熙海洋生物进化与发育研究中心王玮教授团队与挪威卑尔根大学Lionel Christiaen教授团队合作，在EMBOJournal以长篇研究论文形式在线发表了题为Cell cycle-driven transcriptome maturation confers multilineage competence to cardiopharyngeal progenitors的最新研究成果。研究以演化关键节点动物海鞘为模型，凭借其清晰的细胞谱系，整合高时空分辨率单细胞组学与基因编辑-验证技术体系，系统揭示了细胞周期驱动心脏前体细胞多能性建立的调控机制。文章首次在转录调控层面定义了“成熟”状态的心脏前体细胞，并解析了此状态对于早期心脏发育的生物学意义。

在发育过程中，多能前体细胞如何经由命运决定产生不同类型的细胞，是生命科学的核心问题。本研究发现心脏多能前体细胞在命运决定事件前会经历一个关键的“能力获得窗口期”——此时细胞虽未分化，但已具备了产生不同后代细胞的能力。研究团队将这一过程定义为“转录水平成熟”，并鉴定出其中关键的“成熟基因”。进一步机制研究表明，这一过程由经典的基因调控网络与细胞周期（G1-S期转换）共同驱动，确保了谱系特异性发育程序的准时启动。

在心脏早期发育过程中，多能前体细胞通过命运决定分化形成心脏与咽部肌肉的前体细胞。本研究以海鞘为模型，揭示细胞周期所调控的“转录水平成熟”过程，和其在多能前体细胞的不对称分裂及子代细胞命运特化中的关键作用。研究系统定义了以六个基因簇（Cluster 0–5）时序特异性表达为标志的细胞状态转变过程。该过程塑造了多能前体细胞的多能性特征，使其具备执行后续不对称分裂并极化激活关键调控基因 Tbx1/10 进行命运决定的能力。 研究进一步表明，诸如 Depdc1b 等多能前体细胞成熟状态的标志基因，参与调控细胞分裂的方向、不对称性以及 Tbx1/10 的激活。图中同时标示了既往研究中已鉴定的转录调控因子、细胞迁移效应基因及相关调控模块，为未来开展更深入的功能实验提供了方向与依据。

海鞘作为脊索动物演化中的关键节点，其心脏早期发育的核心调控机制与脊椎动物高度保守，是探究心脏发育与演化的理想模型。基于这一模型，王玮教授已在心脏早期发育调控领域取得了一系列重要发现，成果相继发表于

Nature Cell Biology, PLOS Biology, Developmental Cell, and Nature Communications

中国海洋大学方宗熙海洋生物进化与发育研究中心王玮教授和挪威卑尔根大学Lionel Christiaen教授为本文的共同通讯作者，中心博士研究生张萍在关键基因调控机制验证中做出了重要贡献。

https://www.embopress.org/doi/full/10.1038/s44318-025-00613-y

制版人： 十一

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