巴塞尔大学Biozentrum主任Alex Schier的研究小组更密切地研究了单个胚胎细胞如何发育成心脏，神经或血细胞。研究人员第一次能够重建个体胚胎细胞的发育轨迹。他们的结果还表明细胞可以在成熟过程中改变它们的路径。该研究结果约有40,000个细胞，现已发表在“科学”杂志上。
我们身体每个细胞的起源都是一个单细胞，即受精卵。在成为一个特殊细胞的途中，无论是血液，心脏还是神经细胞，它的后代都遵循遗传计划。该程序确定单元的身份，其特征和功能。
由巴塞尔大学Biozentrum主任Alex Schier领导的研究团队现在仍然是剑桥大学哈佛大学的研究组负责人，他现在开发了一种新方法，使科学家们第一次能够追踪到整个历史。个体细胞的分化。通过结合分化轨迹，他们已经能够构建用于胚胎发生的完整发育树。此外，研究小组发现，在分化期间，细胞可以离开它们的路径，从而改变它们的身份。
广泛分支的细胞发育树
在他们的研究中，该团队在9个小时内分离出大约40,000个细胞和25种不同的细胞类型，这些细胞在斑马鱼中形成。为了研究这些细胞的成熟，他们分析了RNA，这是遗传物质的一个副本。“RNA告诉我们，哪些基因是活跃的，并决定细胞的功能和特征”，Schier说。
为了合并和比较数据，Schier的团队开发了一种新软件(URD)。虽然此领域的先前研究基于对少数基因的检查，但新的高通量单细胞RNA测序方法能够在细胞发育过程中分析所有活性基因。通过这项新技术，该团队首次能够重建一棵广泛分枝的树，从受精卵细胞开始追踪每个细胞的发育。此外，他们将细胞定位于早期胚胎的空间起源。
寻找细胞身份比预期更灵活
结果表明，细胞在成熟途中遵循的遗传程序决不是一成不变的。“似乎细胞的发育路径比我们之前预期的更灵活”，Alex Schier说。到目前为止，人们认为发育中的细胞遵循预定的路径，就像大理石滚下山坡直到它们停留在它们的预定位置。该研究现在表明，来自环境的信号可以对细胞产生如此强烈的影响，它们会离开最初的轨迹并改变它们的路径，从而呈现出新的身份。
整个开发作为细胞谱系树
在下一步中，研究小组将扩展细胞谱系树，研究更多的细胞类型，并在更长的时间内跟踪细胞的发育。“我的目标是将发展轨迹和谱系树合并为一个完整的整体。如果我们能够理解细胞分化背后的逻辑，我们有一天可能能够回答这个问题：构建心脏或大脑的方法有多少?“
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