近日，鄭州大學華大基因學院在全景時空圖譜方面取得突破性進展，學院碩士研究生導師劉龍奇課題組與多國科研團隊合作在國際著名學術期刊Cell上發表了題為Spatiotemporal transcriptomic atlas of mouse organogenesis using DNA nanoball-patterned arrays的學術論文，鄭州大學華大基因學院和河南省醫藥科學研究院為共通訊作者單位，學院姜宇佳、鄭惠文和楊蘊智三名碩士研究生為共同作者。該研究基于DNA納米球(DNB)模式陣列的全基因組技術Stereo-seq（SpaTial Enhanced REsolution Omics-sequencing）的開發，結合單細胞分辨率、高靈敏度和大視野，創建了小鼠器官發生時空轉錄圖譜(MOSTA)，全面地描繪了發育中小鼠胚胎的時空轉錄動態。該研究首次在單細胞分辨率水平上解析空間基因表達譜，為哺乳動物發育研究提供重要的數據參考，推動我們更好地認識胚胎的成長和器官發生，也為出生缺陷相關研究提供指導。

研究團隊結合DNA納米球（DNB）模式陣列和原位RNA捕獲技術，建立了Stereo-seq技術，利用該技術對C57BL/6小鼠胚胎發育第9.5天（E9.5）至第16.5天（E16.5）產出了共53張矢狀切面的轉錄組圖譜，并進一步描述了小鼠胚胎發育中晚期的器官發育基因的空間表達模式以及器官發育的軌跡，構建了小鼠器官發生時空轉錄組數據庫；基于核酸染色影像進行細胞邊界識別，獲取了E16.5小鼠全胚胎具有空間位置的單細胞時空轉錄組信息，描述了前腦的抑制性神經元從內側神經節隆起至皮層的遷移軌跡；在E12.5、E14.5以及E16.5小鼠的背側中腦描述了中腦發育過程中的細胞分布異質性，并在中腦的腦室區發現中腦區域放射狀膠質細胞向神經細胞祖細胞或膠質細胞祖細胞兩個分支的分化軌跡以及在中腦發育過程中的時間分布異質性，并找到了決定放射狀膠質細胞分別向兩個分支發育的關鍵微環境因子和調控因子；

利用Stereo-seq構建的小鼠中晚期的胚胎時空轉錄組圖譜，描述了人類發育缺陷相關1,959個基因在小鼠胚胎中表達模式，并在單細胞精度下研究了由WNT5A基因突變導致的羅賓諾綜合征（Robinow Syndrome）在小鼠上顎和肢體中累及的細胞類型，證明了應用MOSTA解析發育過程中疾病相關基因表達的時空窗口和潛在累及細胞和器官方面的潛力。

劉龍奇表示，時空組學技術的出現，實現了生命在時間和空間維度上細胞‘地圖’的全面繪制，讓我們可以在細胞甚至亞細胞分辨率下，觀察到正常狀態和疾病狀態下分子和細胞的分布及細胞之間的互作情況，真正實現了從高精度結構的角度去理解功能，這將大大推動我們對于生命復雜性和人類疾病的全面認知。

文章鏈接：Spatiotemporal transcriptomic atlas of mouse organogenesis using DNA nanoball-patterned arrays: Cell