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        完整的細胞圖譜和不朽的扁蟲的譜系樹
        
			
        
				2019-04-22 09:45:28
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        從一個干細胞到許多分化的身體細胞：來自柏林MDC的科學家以及慕尼黑的合作研究人員在“科學”雜志上發(fā)表了一份關于整個成年動物的綜合譜系樹。這是通過RNA和計算技術的結合實現(xiàn)的。
        

        完整的細胞圖譜和不朽的扁蟲的譜系樹
        

        均勻干細胞如何成為具有多種功能的復雜體細胞?干細胞分化為人體內(nèi)多種細胞類型是現(xiàn)代醫(yī)學的一個謎。來自柏林MaxDelbrück分子醫(yī)學中心(MDC)和慕尼黑亥姆霍茲中心的跨學科科學家小組通過發(fā)表在“科學”雜志上的綜合研究取得了重要進展。。通過將復雜的單細胞RNA技術與核酸測序和計算方法相結合，科學家們能夠建立一個完整的復雜成年動物Schmidtea mediterranea扁蟲的詳細細胞圖譜，并重建所有已鑒定細胞的譜系樹。他們的工作也為細胞再生過程提供了新的見解。柏林醫(yī)學系統(tǒng)生物學研究所(BIMSB)主任Nikolaus Rajewsky教授說：“它為研究器官，組織和發(fā)育階段的細胞組成以及了解再生的分子機制開啟了強有力的新方法。” MDC，該研究的高級作者。
        

        研究人員重建了一個全面的譜系樹，包括23種細胞分化途徑
        

        諸如Schmidtea mediterranea之類的渦蟲是受歡迎的研究對象，因為它們是不朽的，如果切成碎片可以完全再生。它們擁有大量成人多能干細胞，可不斷更新所有組織和細胞類型。“為了理解細胞如何分化，我們需要比較不同分化階段細胞的基因表達譜，就像我們在渦蟲中發(fā)現(xiàn)的那樣，”MDC的Mireya Plass博士說。“我們解散了整個動物并對數(shù)千個細胞進行了表征通過測序它們的信使RNA轉錄本。“科學家們確定了37種不同的細胞類型，其中23種是終末分化的，還有許多干細胞和所謂的祖細胞在幾種分化水平上。
        

        “然后，我們應用了一種新的計算算法PAGA，由Alexander Wolf博士和Fabian Theis教授在慕尼黑開發(fā)，用于預測譜系樹，其中包括根據(jù)單一干細胞群確定的所有已確定的細胞類型，”Christine Kocks博士說。來自MDC。然后將該預測與其他計算和實驗方法相結合，以構建由幾個獨立證據(jù)支持的穩(wěn)健樹：純化干細胞和來自干細胞耗盡動物的細胞的測序;基因表達變化;PAGA的無監(jiān)督譜系樹預測;以及最近發(fā)表的方法velocyto的結果，該方法預測從前體和成熟轉錄物估計的mRNA代謝的未來細胞狀態(tài)。此外，
        

        科學家們還發(fā)現(xiàn)了一些位于動物實質(zhì)中的新細胞類型，這些細胞類型在分子研究中曾被忽視，并且在扁蟲的再生過程中起著重要作用。在再生動物中這些細胞的比例顯著減少，表明這些細胞在渦蟲中“加速”身體重塑過程。
        

        科學界可以獲得額外的在線和互動資源
        

        世界各地的科學家可以立即獲得關于扁蟲生物學的新數(shù)據(jù)以及研究人員團隊使用的方法。“我們的工作使得研究多種動物的干細胞及其譜系成為可能。它不僅是渦蟲社區(qū)的重要資源，而且還為其他希望在其他生物體中進行類似研究的科學家提供了一本食譜”，博士說。 Jordi Solana，前MDC，現(xiàn)在牛津布魯克斯大學。通過交互式應用程序，科學家可以查詢數(shù)據(jù)并查看細胞分化和再生過程中特定基因的基因表達變化。使用PAGA和velocyto進行譜系重建的詳細在線教程將為未來的研究提供指導。“單細胞方法將成為研究發(fā)育和再生生物學不可或缺的方法，”Nikolaus Rajewsky總結道。
        
			

			
          
        
			
        
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