“我国科学家首次系统揭示人类消化道发育细胞图谱”

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中国科学家日前在学术杂志《自然—细胞生物学》( nature cell biology )上发表研究论文，首次在国际上从单细胞分辨率和全转录组水平，全面揭示了食管、胃、小肠和大肠4类器官在人胚胎发育过程中的基因表达图谱及其信号调控机制。 这是我国科学家首次系统地明确了人类消化道发育细胞图谱。

消化系统是人体中最重要的器官系统之一，消化系统作为消化系统最重要的组成部分，在食物消化、营养吸收、废物排泄、抵抗微生物入侵等许多方面起着极其重要的作用。 消化道主要由食道、胃、小肠、大肠组成。 揭示这4种器官在人胚胎发育过程中的基因表达调控互联网及细胞类型图谱是发育生物学的重大课题。 本研究首先分离获得人类625周胚胎食管、胃、小肠、大肠、成人大肠共5277个单细胞，并对其进行高精度单细胞转录组测序，获得最大5t基因表达谱数据。 研究小组进行了深度数据的挖掘，在基因表达调控水平上对这4种器官的发育过程进行了深入的分析。

首先，研究小组根据关键基因表达特征，定义了这4种器官共40种不同的重要细胞类型，其中在人胚胎发育阶段鉴定出30种不同的细胞类型。 分析了这30种细胞类型的重要生物学特征，结果表明，其中有19种具有干、祖细胞特征的细胞类型，在胚胎发育较早期同时勾结整个胚胎发育时期，其细胞周期也显示出活跃的分裂增殖优势。 另一方面，分解显示，胚胎早期消化道4种不同器官的细胞具有高度相似的基因表达优势，但胚胎晚期4种不同器官的细胞基因表达差异非常明显，这些细胞类型功能成熟后表现出基因表达的高度器官特异性和细胞类型特异性。 另外，小肠与其他3种消化道器官相比，营养吸收代谢的重要基因在胚胎晚期大规模同步活化，证明处于胚胎晚期的小肠具备基本的营养吸收功能。 这表明随着胚胎发育的加深，4种器官也出现了功能上的差异。

该研究成果由北京大学北京未来基因诊断高精尖创新中心、北京大学生物动态光学成像中心、北京大学—清华大学生命科学联合中心汤富薪酬课题组、北京国际数学研究中心葛颢课题组与北京大学第三医院乔杰课题组合作获得。 研究发现为消化道生物学研究行业提供了全面翔实的发育细胞影像数据，具有重大的参考价值。 此外，对这4种消化道器官相关癌症特别是胃癌和直肠癌致病机制的研究，该研究结果也为基因表达水平提供了重要参考。

(责任编辑王韵)