首次揭示胚胎形成初期產(chǎn)生心臟的全部細胞譜系

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來源：細胞

2019-07-29

器官發(fā)生涉及多種細胞類型整合在一起；細胞類型特異性的基因網(wǎng)絡(luò)失調(diào)導(dǎo)致出生缺陷，所導(dǎo)致的出生缺陷影響5％的活嬰。先天性心臟缺陷是最常見的出生缺陷，并且是由不同的心臟祖細胞亞群受到破壞引起的，但是導(dǎo)致器官水平缺陷的個體祖細胞的轉(zhuǎn)錄變化仍然是未知的。

每年，成千上萬的準父母在得知他們的孩子出生時就有先天缺陷時，他們共同的9個月的夢想和期待變成了絕望和恐懼；全球每20個出生的孩子中就有一個會受到這種毀滅性事件的影響。我們的器官、四肢和面部的形成是數(shù)百萬個細胞精心編排的運動和行為的結(jié)果，就像舞蹈團中的舞者一樣。即便有一些細胞不能到達正確的位置，不能發(fā)揮它們正常的功能，最終的結(jié)果就是先天缺陷。然而，每個細胞如何知道在正確的時間和地點做什么，這在很大程度上一直是個謎。

在一項新的研究中，來自美國格拉斯通心血管疾病研究所和加州大學(xué)舊金山分校等研究機構(gòu)的研究人員利用單細胞RNA測序研究了早期的心臟祖細胞，這是因為在正常和異常的心臟發(fā)生過程中它們會發(fā)生特化，這就可揭示特定的細胞群體的失調(diào)如何導(dǎo)致災(zāi)難性后果。相關(guān)研究結(jié)果于2019年7月24日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標題為“Single-cell analysis of cardiogenesis reveals basis for organ-level developmental defects”。

一種基于網(wǎng)絡(luò)的計算方法用于單細胞RNA測序分析，可預(yù)測譜系特化的轉(zhuǎn)錄因子。盡管在缺乏Hand2的小鼠中右心室無法形成，但是這種方法鑒定出Hand2是流出道細胞（outflow tract cell）而不是右心室細胞的一種特化因子。

對缺乏Hand2的胚胎進行時間單細胞轉(zhuǎn)錄組分析揭示流出道心肌特化失敗，然而，右心室心肌發(fā)生特化，但是不能正確地分化和遷移。Hand2的喪失還導(dǎo)致視黃酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)失調(diào)和心臟祖細胞的前-后模式破壞。

這項研究揭示出指導(dǎo)個體心臟祖細胞的命運和分化的轉(zhuǎn)錄決定因子，并闡明了單細胞分辨率下心臟發(fā)育受到破壞的機制，這就為研究先天性心臟缺陷提供了一種框架。

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