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　　中國科學報訊（記者朱漢斌）中山大學中山醫學院教授張宏波團隊與英國桑格研究所教授SarahTeichmann團隊合作，建立了首個人類肢體發育的單細胞時空圖譜并解析關鍵調控機制。近日，相關成果在線發表于《自然》。　　“我們基于單細胞轉錄組學和空間轉錄組學技術建立的首個人類肢體發育單細胞圖譜，解析了從肢體發生早期到形態完全形成的細胞演變路徑和細胞空間位置決定過程。”論文共同通訊作者張宏波對《中國科學報》表示。　　“四肢發育異常是全球報告最多的出生綜合征之一，全球大約每500個新生兒即可發現一例。”論文共同第一作者、張宏波團隊博士后王帥玉表示，發育過程中四肢的形成并非一蹴而就，而是經歷了復雜的細胞演變過程。　　據王帥玉介紹，在胚胎發育第四周末，四肢僅以簡單的幾乎均一細胞團形狀凸起出現在身體兩側；到了第八周，細胞團已經完全分化，形成具有復雜解剖結構的四肢，以及完整的手指和腳趾。上述過程依賴細胞之間非常迅速而精確的協調，任何微小擾動都可能產生顯著的下游效應。　　肢體發育涉及細胞命運決定和空間位置形成兩個經典發育問題，長期以來是發育生物學的重要模型。在對小鼠、雞等模式動物的研究中，一系列基本問題已經得到初步闡釋。然而，囿于技術和倫理限制，人類肢體形成的基本過程，如詳細的細胞演變路徑、決定細胞命運的關鍵基因與疾病的聯系等尚未有研究。“更重要的是，模式動物的肢體形成機制與人類有多大的相似性，以及多大程度上可以用于人類再生醫學實踐亦長期存疑。”論文共同第一作者、張宏波團隊博士后張寶表示。　　該研究利用肢體發育過程中細胞演變過程的連續性，從多個時期不同個體取樣，繪制了人類肢體發育細胞連續演變圖景并解析其關鍵調控機制。利用單細胞時空圖譜，研究人員能夠追蹤在特定時間和區域產生的細胞類型，鑒定新的細胞類型，詳細刻畫相應細胞類型激活的特定基因表達程序。這些基因表達模式對正在生長的四肢通常具有重要調節作用。　　張宏波表示，研究清晰揭示了構成手指和腳趾的原始細胞類型如何以不同的方式將自身排列成指和趾的雛形，確定了相應細胞類型的特異表達基因。當這些基因的表達不遵循既定模式時，將導致短指和多指等發育異常。　　研究人員重點分析了構成肢體的骨骼肌，以及由肢體間充質細胞發育形成的組織類型的細胞發育模式，還同步獲得了小鼠四肢發育的單細胞轉錄組數據，發現在四肢發育的許多方面，人類和小鼠之間具有極高相似性。　　相關論文信息：　　https://doi.org/10.1038/s41586-023-06806-x　　《中國科學報》(2023-12-19第1版要聞)