embl的研究人员为单细胞研究开发了虚拟胚胎

海德堡embl和帕多瓦医学院的研究人员对胚胎的早期发育进行了第一次全面的描述，代表了胚胎中的每个细胞。这个虚拟的“胚胎”将有助于回答生物体中不同的细胞是如何从单个卵细胞中分裂出来的。结果将于4月20日在tourillon细胞上发表。

“许多不同的细胞是如何理解卵子胚胎发育过程中产生的机身的，而这仅仅是一个细胞?”这是生物学中最重要的问题之一。

虽然这个问题的答案对于理解多细胞生物是如何形成的，研究驱动细胞向单细胞多样化的发育机制是至关重要的，但基因组大小和整个胚胎的水平是一项具有挑战性的任务。“到目前为止，我们还没有完全理解基因表达的程序。该研究的第一作者汉娜•斯拉迪切克(Hanna Sladitschek)解释道。尽管最近在这一领域取得了进展，但在时间和空间上代表每个细胞的胚胎发育的完整表示尚未实现。

embl的研究人员可以通过构建一个“虚拟胚胎”来解决这个问题。这种物质之所以被选为模型系统，是因为它与脊椎动物有关，每个个体都有相同数量的细胞，这使得它更容易结合对许多标本的观察。

这个虚拟胚胎描述了胚胎中每个细胞在早期发育阶段分裂时的基因表达和形态——展示了一个细胞在64个细胞阶段的进化。在这七个细胞分裂之后，未来神经束、大脑、生殖细胞、血球前体和肌肉的命运已经被指定。这是对胚胎中每个细胞早期发育的第一个完整描述。它描述了基因的表达——细胞遗传信息是如何表达和出现的——以及空间位置。为了制作这个完整的地图集，研究人员将转录组学的高分辨率单细胞表示与光层结合起来。

我们的模型证明了通过分析单个细胞的基因表达来了解其位置和历史是可能的。此外，我们发现，尽管胚胎中基因表达的调节非常精确，但发育时间的差异解释了不同胚胎之间的差异。

皮埃尔·内维先生，海德堡EMBL集团负责人

基因的表达通常是一个嘈杂的过程——换句话说，一个显示随机元素的过程——然而新的结果表明，它在给定胚胎的细胞中具有显著的可复制性和协调性。“这种协调是如何实现的?”Neveu说，他强调了科学家们想要回答的一些新问题。

Hufnagel说:“我们的研究代表着发展基因组学新兴领域的一个飞跃。”“现在我们已经研究了一个细胞数量有限的生物体，把我们的工作扩展到哺乳动物身上当然会很有趣，因为哺乳动物的细胞要多得多!”

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