北京大學(xué)系統(tǒng)揭示人類消化道細(xì)胞發(fā)育圖譜

據(jù)《自然·細(xì)胞生物學(xué)》雜志報道，北京大學(xué)科研人員在國際上首次從單細(xì)胞分辨率和全轉(zhuǎn)錄組水平，系統(tǒng)揭示了4種消化道器官在人類胚胎發(fā)育過程中的基因表達及其信號調(diào)控機制，以及不同細(xì)胞類型之間的精準(zhǔn)發(fā)育路徑和基因表達特征，對消化道生物學(xué)研究及相關(guān)癌癥治療等具有重要參考價值。

消化道主要由食道、胃、小腸、大腸組成，在食物消化、廢物排泄、抵抗微生物入侵等方面起重要作用，揭示這4種器官在人類胚胎發(fā)育過程中的基因表達調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，建立相關(guān)“細(xì)胞類型圖譜”是發(fā)育生物學(xué)的重大課題。

在最新實驗中，北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心、北大生命科學(xué)學(xué)院湯富酬課題組、葛顥課題組，攜手北京大學(xué)第三醫(yī)院喬杰課題組，分離并獲取了人類6周到25周胚胎中食道、胃、小腸和大腸以及成年人大腸的總計5277個單細(xì)胞，對其進行了高精度的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序，獲得了多達5T的基因表達譜數(shù)據(jù)。隨后，他們借助多種生物信息學(xué)分析方法進行深度數(shù)據(jù)挖掘，全面系統(tǒng)地對這4種器官的發(fā)育進程在基因表達調(diào)控層面進行了深入解析。

研究團隊通過關(guān)鍵基因表達特征定義了這4種器官中共40種不同的重要細(xì)胞類型；發(fā)現(xiàn)了一系列在胚胎發(fā)育早、中、晚期特異性表達的標(biāo)志基因；首次系統(tǒng)研究了從胎兒到成人的大腸發(fā)育過程，并鑒定出成年人大腸中10種主要的細(xì)胞類型。

研究人員表示，新發(fā)現(xiàn)為消化道生物學(xué)研究領(lǐng)域提供了全面翔實的發(fā)育細(xì)胞圖譜數(shù)據(jù)；也為體外多能性干細(xì)胞定向分化為消化道相關(guān)細(xì)胞類型建立了基因表達圖譜金標(biāo)準(zhǔn)，此外，還在基因表達層面對與這4種消化道器官相關(guān)的癌癥，特別是胃癌和結(jié)直腸癌的致病機理研究，提供了重要參考。