胚胎照片
基因表達(dá)圖
近日，北京大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)采用的單細(xì)胞RNA-Seq轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)繪制出了完整的人類植入前胚胎和胚胎干細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組圖譜，這一重要的研究成果發(fā)表在9月的《自然—結(jié)構(gòu)與分子生物學(xué)》（Nature Structural & Molecular Biology）雜志上。
由一個(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄出來的所有RNA稱之為轉(zhuǎn)錄組，其中包括編碼蛋白的RNA和非編碼RNA。對轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行準(zhǔn)確分析將有助于深入理解細(xì)胞中基因表達(dá)調(diào)控的分子機(jī)制。轉(zhuǎn)錄組分析通常需要幾萬到幾十萬個(gè)細(xì)胞，然而受人類早期胚胎標(biāo)本的特殊性及來源的限制，人類對自身胚胎的認(rèn)識及發(fā)育機(jī)制的了解極其有限，
由湯富酬研究員研發(fā)的單細(xì)胞RNA-Seq轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)為深入探討人類胚胎發(fā)育的奧秘提供了新的技術(shù)路線。該研究團(tuán)隊(duì)利用該測序技術(shù)對處于不同發(fā)育階段的早期胚胎的90個(gè)單細(xì)胞以及人類胚胎干細(xì)胞系（hESCs）的34個(gè)單細(xì)胞進(jìn)行了詳盡的分析，構(gòu)建了世界上*完整的人類胚胎發(fā)育基因表達(dá)圖譜，檢測出了22,687個(gè)母源表達(dá)基因，其中包括8,701條長鏈非編碼RNAs（long noncoding RNAs，lncRNAs），相比于以往通過cDNA微陣列檢測出的9,735個(gè)母源基因數(shù)量大大增加。
研究人員在上成功地分離了囊胚階段胚胎中的三種細(xì)胞（上胚層細(xì)胞、原始內(nèi)胚層細(xì)胞、以及滋養(yǎng)外胚層細(xì)胞），并進(jìn)一步分析其基因表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)了一批新的細(xì)胞分化相關(guān)的標(biāo)志基因。
研究人員還將單細(xì)胞RNA-Seq高通量測序技術(shù)與RNA從頭組裝生物信息學(xué)分析技術(shù)相結(jié)合，從人類植入前胚胎中發(fā)現(xiàn)了兩千七百多種的lncRNA，其中許多l(xiāng)ncRNA表達(dá)具有發(fā)育階段特異性，很可能參與了植入前胚胎發(fā)育過程中的細(xì)胞命運(yùn)決定。此外，他們還檢測了建系過程中*早階段（第0代）的人類胚胎干細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組，解答了人類囊胚中的上胚層（epiblast）細(xì)胞和體外培養(yǎng)的人類胚胎干細(xì)胞之間的基因表達(dá)模式是否相同這一由來已久的問題，證實(shí)囊胚中的上胚層細(xì)胞和建系過程中*早期的人類胚胎干細(xì)胞具有顯著不同的轉(zhuǎn)錄組，其中有一千四百多個(gè)基因顯示差異性表達(dá)。
在此項(xiàng)研究中，研究人員還將他們采用的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析技術(shù)與上比較流行的已經(jīng)有商業(yè)化試劑盒的Smart-Seq單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的比較，發(fā)現(xiàn)本研究組采用的技術(shù)在靈敏度、技術(shù)穩(wěn)定性、以及cDNA的全長覆蓋均勻度等方面均明顯優(yōu)于Smart-Seq技術(shù)。
這項(xiàng)研究工作為研究者們提供了一個(gè)的人類早期胚胎和胚胎干細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組表達(dá)網(wǎng)絡(luò)，對于胚胎發(fā)育機(jī)制的深入研究、胚胎干細(xì)胞的認(rèn)識、人類輔助生殖技術(shù)的安全性評估與改善，以及遺傳性疾病的預(yù)測將具有重要的意義及深遠(yuǎn)的影響。
北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物動態(tài)光學(xué)成像中心湯富酬研究員、李瑞強(qiáng)研究員及北京大學(xué)第三醫(yī)院的喬杰教授是該論文的共同通訊作者，閆麗盈博士和在讀研究生楊明玉是這篇論文的并列作者。該項(xiàng)研究得到了國家重大科學(xué)研究計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金的支持。（來源：科學(xué)網(wǎng)）
原創(chuàng)作者：上海信帆生物科技有限公司
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