哺乳動物的胚胎發育如同一場精密編排的細胞交響樂，其核心在于細胞命運的精準調控與組織結構的穩定構建。

近日， 中山大學中山醫學院楊建榮教授團隊在Advanced Science發表相關研究結果Stereotyped Subclones Revealed by High-Density Single-CellLineage Tracing Support Robust Development，通過體外模擬肺的胚胎發育早期原始祖細胞形成階段，利用高覆蓋度的細胞譜系樹構建和單細胞水平的譜系樹比對揭示了支撐穩健發育的新機制。

團隊成員 利用體外誘導分化系統 ，對 肺胚胎發育早期原始 肺 祖細胞形成階段 進行了模擬，同時在細胞中加入經過優化的 s cGESTALT 細胞譜系追蹤系統 ，成功 測定 了 群體 中 5 0% 細胞 的單細胞轉錄譜 及其 細胞譜系條碼，并構建出 四個樣品的 細胞 譜系樹。

A.體外分化模型。B.全體單細胞轉錄組分群。C.一個樣品的譜系樹與末端細胞類型。

借助譜系樹的豐富信息，研究人員揭示了 發育過程中多個關鍵信號通路的分化順序，并 鑒定了一批可能通過 維持近緣細胞 表達量相似性（又被稱作“ 轉錄記憶 ”， T ranscriptional memory ） 來 支撐發育穩健性 的基因。更重要的是，利用本課題組前 期開發的譜系樹比對算法 ，研究人員在譜系樹上發現了大量結構相似 ， 且末端細胞組成接近的子樹 ，即 stereotyped subtree motif （ 模式化的譜系 子樹 結構 ）。

一個典型的子樹模式，在三個分化樣品(下方x軸)中一共出現了43次（上方x軸）。這些子樹具有相近的樹結構（左側）和類似的末端細胞組成（中間色塊，每一列來自一棵子樹，色塊顏色代表細胞類型，空白表示該子樹缺少這個細胞）

進一步的分析發現，模式化的子樹可以在末端或 祖先 細胞出現死亡時，保證 細胞增殖分化產生的群體中仍然 大概率 保留 各種細胞 ，且其 比例適中 ， 從而支撐 發育 的穩健性 。多細胞生物發育的末期 已 有一些眾所周知的模式化子樹，例如 生殖細胞的減數分裂，果蠅的 觸覺剛毛 。本研究是首次利用 基于D NA 條碼的譜系 追蹤系統，證明模式化子樹 在發育早期同樣存在，并首次提出模式化子樹對穩健發育的潛在貢獻。

楊建榮教授團隊博士后張曉玉、博士研究生李梓樟、碩士研究生陳景宇為 該 論文的共同第一作者，楊建榮教授是論文的通訊作者。

原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202406208

制版人：十一

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