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1月10日，足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学肖振宇副教授、中国科学院动物研究所郭靖涛研究员、中国农业大学魏育蕾教授、及中国科学院动物研究所于乐谦研究员合作在Nature Cell Biology上发表文章《Spatial Transcriptomic Characterization of a Carnegie Stage 7 Human Embryo》。这项研究将有助于进一步解读人类早期原肠胚发育与细胞谱系特化的分子机制。足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学副教授肖振宇为本文的共同通讯作者，硕士杨晓龙、博士谢鑫炜为共同第一作者。足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学为共同通讯单位。

人的生命始于精子与卵子融合形成受精卵，进一步发育形成囊胚，之后经过原肠运动起始早期器官形成的进程。人类原肠胚形成始于胚胎第14-15天（Carnegie stage，CS6-7），在约第21天（CS9）结束【1】，最终形成三胚层原肠胚。然而，早期原肠胚形成的研究仍较为有限。最近，同一研究团队对人类CS8胚胎进行研究【2】，但许多早期原肠胚事件与细胞特化等已在更早阶段发生。当前唯一可用的足球365比分_365体育投注-直播*官网人类早期原肠胚的数据集是CS7阶段的单细胞转录组数据【3】，但缺乏精确空间信息。人类早期原肠运动决定了细胞如何迁移、定位和分化，形成正常器官系统，深入探讨这些分子规律，为揭示发育异常和先天性畸形的根源提供理论基础，提升对人类健康和疾病治疗的理解。

为解决上述重大科学问题，该研究团队基于CS7完整人类胚胎，利用连续横断面（transverse plane）高分辨空间转录组切片，结合深度学习算法进行三维对齐，重构了首个带有不同细胞类型与基因表达的数字3D人类原肠胚模型。

本工作结合空间位置与DEG对胚胎结构细胞进一步分群，发现原肠运动原条细胞可细分出包括轴向中胚层、表达近轴中胚层、侧板中胚层/胚外中胚层前体细胞等类群。此外，前内脏内胚层(Anterior Visceral Endoderm, AVE)的迁移行为对于确定胚胎的前后轴向至关重要，还具有限制原条在胚胎对侧形成的能力【4】。本研究首次在人胚胎中证明了AVE的存在，并与鼠、猴等物种跨物种比较，发现其特征marker的保守性。

该研究还探讨了人类原始生殖细胞（Primordial Germ Cells，PGCs）的空间分布与分子特性。通过与体内PGCs、体外人类原始生殖细胞样细胞（Human Primordial Germ Cell-like Cells，hPGCLCs）对比，验证了CS7和CS8的PGCs在转录组特征上与hPGCLCs高度相似，进一步揭示了体内和体外PGCs在发育过程中的分子变化。

鉴于3D模型难以论文图片形式展示，为了便于更多读者理解和使用研究结果，建立并发布了可互动共享网站：cs7.3dembryo.com. 这项研究推动了领域对人类原肠胚发育的理解，并为未来早期人类发育研究提供了宝贵的数据集。

人类早期原肠运动胚胎结构与谱系特化分析。

A. CS7胚胎空间转录组测序样本形态与重构模型。B. 免疫荧光染色验证CS7胚胎胚层结构。C. 结合体内PGCs与hPGCLCs的Monocle2拟时序分析。D. C中不同细胞聚类关系的分支与相似程度。E. Monocle2进行PGCs模式基因富集的拟时序分析。

论文的第一单位为中科院动物所器官再生与智造重点实验室，第三单位为足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学生命学院。本研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委员会启动资金等基金的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41556-024-01597-3

1. Bergmann, S., Penfold, C. A., Slatery, E., Siriwardena, D., Drummer, C., Clark, S., Strawbridge, S. E., Kishimoto, K., Vickers, A., Tewary, M., Kohler, T. N., Hollfelder, F., Reik, W., Sasaki, E., Behr, R., & Boroviak, T. E. (2022). Spatial profiling of early primate gastrulation in utero.  Nature , 609(7925), 136–143. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04953-1.

2. Xiao, Z., Cui, L., Yuan, Y., He, N., Xie, X., Lin, S., Yang, X., Zhang, X., Shi, P., Wei, Z., Li, Y., Wang, H., Wang, X., Wei, Y., Guo, J., & Yu, L. (2024). 3D reconstruction of a gastrulating human embryo.  Cell , 187(11), 2855–2874.e19. https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.03.041.

3. Tyser, R. C. V., Mahammadov, E., Nakanoh, S., Vallier, L., Scialdone, A., & Srinivas, S. (2021). Single-cell transcriptomic characterization of a gastrulating human embryo.  Nature , 600(7888), 285–289. https://doi.org/10.1038/s41586-021-04158-y.

4. Zhu Q, Ge J, Liu Y, Xu JW, Yan S, Zhou F. Decoding anterior-posterior axis emergence among mouse, monkey, and human embryos.  Dev Cell . 2023 Jan 9;58(1):63-79.e4. doi: 10.1016/j.devcel.2022.12.004. PMID: 36626872.