研究人员通过单细胞测序绘制首个人胚胎造血和免疫系统发育图谱

2019年10月10日，来自英国Newcastle University和Wellcome Sanger Institute等机构的科学家在Nature上以长文形式发表了题为“Decoding human fetal liver haematopoiesis”的研究，首次报道了由胎肝驱动的人胚胎造血和免疫系统发育过程的单细胞图谱。
在该项研究中，作者首先制备了受孕后4周至17周的人胚胎肝脏、卵黄囊、肾脏和皮肤组织单细胞悬液，随后利用流式细胞术和单细胞测序技术对其进行了转录组基因表达定量分析，从而构建了完整的人胚胎造血和免疫系统发育图谱。
基于这一单细胞图谱数据集，作者主要利用了基于力导向图算法的数据降维方法，以高维度基因表达谱为依据，推测了造血和免疫细胞的发育路径。这一路径推测分析给出了三个符合已知研究结果的由造血干细胞生发的血液系统细胞主要发育过程，包括红系细胞—巨核细胞—肥大细胞系、B/T淋巴细胞系及髓系细胞系。上述分析以极高的时空分辨率揭示了人胚胎发育过程中完整的血液、免疫系统动态变化过程，在契合现存大体知识框架的前提下为这一复杂生物学现象补充了丰富的细节。
利用上述的发育路径推测分析及对特定细胞群基因表达时间序列的动态分析，作者还揭示了多项关于胚胎造血及免疫系统发育的关键事件和重要过程，例如：树突状细胞群早在受孕后7周就出现于胎肝和非淋巴系组织中等。
总之，这项研究克服了人体胚胎组织在收集方面的困难，利用细分时间点的单细胞水平测序对子宫内人体造血和免疫系统发育的动态过程进行了精准刻画，揭示了造血干细胞分化为各类血细胞和免疫细胞及迁移至不同器官中进行功能特化的路径，为理解这一涉及众多功能主体和复杂互作交流的生物学过程提供了助力，是发育生物学、免疫生物学和血液生物学领域中的宝贵资源。
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