北京
来源：科技日报
科技日报记者 张梦然
美国西雅图合成生物学中心牵头的研究团队用“DNA打字机”技术，重建了小鼠胚胎从单个受精卵到约128万个细胞的时间校准谱系树，规模约为13.5天龄小鼠胚胎总细胞数的10%，是目前哺乳动物最大的一张细胞谱系树。这项工作把细胞分裂的顺序逐层记录下来，可为先天缺陷、癌症等研究提供正常发育参照。相关成果8日发表在《科学》杂志上。
“DNA打字机”可看成是一支会自动写日志的笔。细胞每分裂一次，它就在DNA里留下一段印记；母细胞的印记会跟着遗传给两个子细胞，一次次写下来，就形成了按时间排列的记录。研究团队把这些印记读出来，就能倒推出一个细胞是从哪个细胞分裂来的。
此次团队把“DNA打字机”系统注入小鼠受精卵，让胚胎继续发育。等到胚胎长到13.5天，相当于小鼠妊娠期走完大约三分之二时，他们测定了158万个细胞核里的遗传印记，并据此拼出一棵超过128万个细胞的谱系树。由于同一个胚胎里天然就有两套独立重复的记录，每个结论都能被核对两遍，可靠性更高。
这份“家谱”还揭示了一些有趣的细节。受精卵第一次分裂出的两个细胞，对整个胚胎的细胞数量贡献并不平均，一个约占57%，另一个约占42%。但这两支细胞最终分化出来的细胞类型比例却基本一致。也就是说，发育早期多生几个细胞或少生几个细胞，并不会打乱身体的总规划。
这项研究可以给科学家提供一种对照图。先天缺陷、发育障碍、肿瘤扩散等病症几乎都是正常发育路径在某处出现偏差，有了对照图，就可以拿异常样本去比对。而同样的技术还能用来追踪癌细胞的来源和扩散，评估干细胞治疗的效果，或者观察衰老对不同器官细胞的影响。以前这类问题要靠很多零散实验慢慢拼，现在一次实验就能记录下这么密集的谱系信息，研究速度和尺度都大大提升。
西雅图合成生物学中心由艾伦研究所、华盛顿大学医学院和生物中心组成。团队表示，所有细胞类型都来自发育过程，这张图谱未来可能帮助理解数千种遗传病。目前，谱系数据和交互式浏览器NextCell已公开，科研人员都可自己动手查看这份来自小鼠胚胎的细胞“家谱”。
总编辑圈点
这项研究成果相当于给受精卵发育拍下一部“成长纪录片”。以往，科学家想弄明白一个受精卵如何一步步发育成上百万个细胞，只能依靠一个个分散的实验结果去“拼图”；如今，借助“DNA打字机”技术，上百万个细胞的成长足迹被串联成一棵清晰可溯的“家谱树”。这棵“家谱树”的重要价值在于，它让细胞发育的复杂过程变得有据可查、有路可循。如此一来，科学家在研究先天疾病或癌症时，就像手里多了一张详细路线图，可以更高效地定位问题的源头，从而为寻找病因和制定治疗方案提供重要线索。
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