首批生命时空图谱发布首次实现500纳米空间分辨率

发布日期： 2022-05-06 14:46:01 来源：科技日报

“通过Stereo-seq(时空组学技术)，人类首次以500纳米的空间分辨率实现了生命全景时空图谱的绘制。这是生命科学工具的里程碑式突破。”深圳华大生命科学研究院时空组学首席科学家陈奥表示。

5月4日晚，深圳华大生命科学研究院联合多家机构在Cell出版社官网以时空组学联盟(STOC)专题的形式发布了全球首批生命时空图谱。这是首次从时间和空间维度上对生命发育过程中的基因和细胞变化过程进行超高精度解析，为认知器官结构、生命发育、人类疾病和物种演化提供全新方向。

17世纪，科学家通过显微镜第一次看到了细胞。20世纪，DNA测序技术第一次解析了DNA。今天，Stereo-seq技术不仅可以让我们精确地了解每个细胞内的分子表达，还可以定位该细胞的空间位置。

为推动时空组学在生命科学各个领域的应用，华大研究院等机构发起了时空组学联盟，由哈佛大学、剑桥大学、牛津大学等16个国家的80多位科学家组成。目前已经首次绘制了小鼠、斑马鱼、果蝇、拟南芥四种模式生物胚胎发育或器官的时空图谱。相关成果在《细胞》(Cell)期刊和其子刊《发育细胞》(Developmental Cell)在线发表。

据介绍，基于华大自主研发的DNA纳米球空间捕获芯片，实现了超高精度和超大视野的生命分子成像，实现亚细胞定位。同时，该技术还可以达到最大13厘米 x 13厘米的超大视野，实现器官和生命全景分子细胞图谱的绘制。

目前利用这台“超广角百亿像素生命照相机”，在小鼠胚胎器官形成的第9.5-16.5天，每天“拍摄”多张“照片”，得到8个时期的53张“照片”形成了一个胚胎发育的时空图谱，就像一张生命全景地图，记录了小鼠胚胎内器官发育和形成的细胞演变过程。构建出了世界上首个系统清晰的小鼠器官跨时期空间基因表达图谱集。这也是首次在单细胞分辨率水平上解析空间基因表达谱，为哺乳动物发育研究提供重要的数据参考，推动更好地认识胚胎的成长和器官发生，也为出生缺陷相关研究提供指导。

科研人员还构建了斑马鱼和果蝇胚胎发育的时空图谱，为胚胎发育过程中的模式形成及相关分子机理研究提供重要的数据参考，也为进化过程中胚胎演化的研究提供了可能。

该技术还将应用于植物基础科学研究和作物育种研究中，为高产、优质、抗逆作物品系的培育贡献力量。

此外，包括猴脑、蝾螈脑再生、肿瘤发生过程时空组图谱等，为脑科学研究和肿瘤研究提供了强有力的工具。

深圳华大生命科学研究院院长徐讯表示：“通过时空组学联盟，我们未来将和各领域科学家共同努力，推动器官图谱、疾病病理、个体发育和生命演化等方向的全面发展。”(科技日报记者刘传书)