Nature述评 | 分子全息图的时空建模：800万细胞虚拟胚胎精细展现器官形成过程

2024.11.18 内容来源：华大时空

2024年11月11日，学术出版机构Springer Nature高级记者Smriti Mallapaty于Nature杂志上发表了一篇述评，该述评聚焦华大生命科学研究院、斯坦福大学医学院及武汉大学电子信息学院等机构携手研发的三维时空建模框架Spateo。

Spateo能够精确量化胚胎发育中的时空动态，对于深入理解先天性疾病具有重大意义。它不仅能够生成全胚胎的分子全息图，还具备揭示从亚细胞至整体器官的多维度生物学信息的能力，同时能够联合建模细胞间与细胞内的相互作用，并揭示如不对称器官发生等复杂过程的分子机制。

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小鼠胚胎的3D分子“全息图”；每一个点都是一个细胞，按区域着色。图片来源：X. Qiu等人/《细胞》（Cell）杂志

研究人员已经创建了迄今为止最精细的小鼠胚胎3D细胞模型，可视化呈现了近800万个细胞。该模型展示了在受孕后不到两周的胚胎中，细胞如何相互作用和迁移，并可能帮助研究人员确定先天性疾病的成因。

该模型揭示了胚胎中从大脑到心脏和脊髓的每一个主要器官的发育结构。它可视化了神经管（中枢神经系统的前身）中复杂的发育结构，以及形成心脏四个腔室的细胞的非对称运动。

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“它捕捉到了大量细胞复杂性，这对于全球研究小鼠发育机制的研究人员来说将非常重要，”华大细胞（BGI Cell）的干细胞生物学家Miguel Esteban表示。

为了开发这个“虚拟”胚胎，本文的通讯/第一作者加利福尼亚州斯坦福大学的遗传学家邱肖杰教授及其研究团队建立了一个名为Spateo的算法框架，该算法将多种类型的数据整合在一起。这包括在胚胎中每个细胞的转录组，研究者在两个时间点各收集了大约90个组织切片的数据，从而能够定位和记录跨越空间和时间的每个细胞的转录特征。

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