哺乳动物的胚胎发育如同一场精密编排的细胞交响乐，其核心在于细胞命运的精准调控与组织结构的稳定构建。近日，博彩公司排名 杨建荣教授团队在《Advanced Science》(中科院1区top期刊)发表题为 “Stereotyped Subclones Revealed by High-Density Single-Cell Lineage Tracing Support Robust Development”的研究论文, 通过体外模拟肺的胚胎发育早期原始祖细胞形成阶段，利用高覆盖度的细胞谱系树构建和单细胞水平的谱系树比对揭示了支撑稳健发育的新机制。

    杨建荣教授团队成员利用体外诱导分化系统，对肺胚胎发育早期原始肺祖细胞形成阶段进行了模拟，同时在细胞中加入经过优化的scGESTALT细胞谱系追踪系统，成功测定了群体中50%细胞的单细胞转录谱及其细胞谱系条码，并构建出四个样品的细胞谱系树。

A.体外分化模型。B.全体单细胞转录组分群。

C.一个样品的谱系树与末端细胞类型。

    借助谱系树的丰富信息，研究人员揭示了发育过程中多个关键信号通路的分化顺序，并鉴定了一批可能通过维持近缘细胞表达量相似性（又被称作“转录记忆”，Transcriptional memory）来支撑发育稳健性的基因。更重要的是，利用本课题组前期开发的谱系树比对算法，研究人员在谱系树上发现了大量结构相似，且末端细胞组成接近的子树，即stereotyped subtree motif（模式化的谱系子树结构）。

 一个典型的子树模式，在三个分化样品(下方x轴)中一共出现了43次（上方x轴）。这些子树具有相近的树结构（左侧）和类似的末端细胞组成（中间色块，每一列来自一棵子树，色块颜色代表细胞类型，空白表示该子树缺少这个细胞）

    进一步的分析发现，模式化的子树可以在末端或祖先细胞出现死亡时，保证细胞增殖分化产生的群体中仍然大概率保留各种细胞，且其比例适中，从而支撑发育的稳健性。多细胞生物发育的末期已有一些众所周知的模式化子树，例如生殖细胞的减数分裂，果蝇的触觉刚毛。本研究是首次利用基于DNA条码的谱系追踪系统，证明模式化子树在发育早期同样存在，并首次提出模式化子树对稳健发育的潜在贡献。

    杨建荣教授团队博士后张晓玉、博士研究生李梓樟、硕士研究生陈景宇为该论文的共同第一作者，杨建荣教授是论文的通讯作者。本研究受到国家自然科学基金委、中山一院先进医学技术研究中心和国家科技部等机构的支持。

原文链接：

//advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202406208

研究团队细胞谱系相关论文链接：

1. Reconstructing cell lineage trees with genomic barcoding: approaches and applications. Journal of Genetics and Genomics. 2024：

//doi.org/10.1016/j.jgg.2023.05.011

2. Phylogenetic Comparative Analysis of Single-Cell Transcriptomes Reveals Constrained Accumulation of Gene Expression Heterogeneity during Clonal Expansion. Molecular Biology and Evolution. 2023 ： //doi.org/10.1093/molbev/msad113

3. Alignment of Cell Lineage Trees Elucidates Genetic Programs for the Development and Evolution of Cell Types. iScience. 2020 ：

//doi.org/10.1016/j.isci.2020.101273