科技日报记者 金凤 通信员 吴涵玉

于生命发源的秘密中，胚胎发育始终是深受存眷的谜题之一。东南年夜学传授林承棋、罗卓娟、谢芃领衔多家科研机构于全世界初次构建单细胞精度三维数字胚胎，并于此中发明中内胚层器官的原基决议区，“破译”心脏发育暗码。这一发明不仅弥补了哺乳动物心脏初期发育机制的理论空缺，也为天赋性心脏病防治和再生医学成长提供要害理论基础。相干研究结果18日发表于国际学术期刊《细胞》上。

“初期胚胎的细胞团里，藏着心脏、肺、肝脏等器官形成的要害细胞。”论文配合通信作者林承棋先容，哺乳类动物的胚胎颠末原肠运动后，形成外、中、内3个胚层。颠末生物体内繁杂的旌旗灯号通路调控，三胚层进一步形成各类器官原基，即器官的雏形。

持久以来，胚胎中胚层及内胚层器官原基的切确定位和形成机制一直是困扰学界百年的“世纪难题”。

这次研究中，科研团队于全世界初次构建了从小鼠原肠运动后期到心脏等器官原基形成期的单细胞精度三维数字胚胎，试图相识器官尤其是心脏的发育历程。

“咱们建构了6个单细胞数字胚胎，每一个胚胎细分为60个切片，累计解析数十万个细胞的基因表达信息。”论文的配合第一作者谢芃先容，为捕获器官形成的动态历程，团队于器官原基形成要害期间，对于小鼠胚胎举行单细胞空间组学阐发，犹如给每一个细胞装上“GPS定位”，记载其基因表达特性与空间位置。

研究发明，于小鼠胚胎发育到7.75天时，胚内、胚外层接壤处呈现一个怪异的旌旗灯号“凹地”——器官原基决议区（PDZ）。

“PDZ处在胚内层高浓度旌旗灯号按捺份子与胚外层激活性配体份子的接壤处，这里的旌旗灯号活性偏低，但可以表达多种受体旌旗灯号基因，轻易吸收多胚层旌旗灯号的调控输入，驱动心脏等器官原基协同发育的微情况。”林承棋说，这次研究初次展现了PDZ可以经由过程整合无翅型相干整合位点、成纤维细胞生长因子、骨形态发生卵白等通路，将微情况旌旗灯号转化为基因选择性表达指令，驱动器官原基形成。

当前，我国出生缺陷病发率约5.6%，此中天赋性心脏病是最为常见的出生缺陷类型。“PDZ的发明，为追溯心脏发育异样的发源提供了‘时空坐标’——于胚胎器官发育的要害窗口期，遗传因素或者情况因素对于PDZ的滋扰，可能致使器官原基形成异样。”论文配合通信作者罗卓娟暗示，经由过程数字胚胎技能，科学家能精准定位决议中内胚层器官运气的细胞群，进而研究基因突变或者情况因素怎样影响这一历程。