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原肠运动使胚胎由单一上胚层(epiblast)分化为具有三胚层的结构,是整个胚胎发育最为关键的一步,因此研究胚胎原肠运动的分子机制具有重要的意义。然而由于原肠运动时期小鼠胚胎较小,且发育较快,目前仍缺少对原肠运动时期胚胎模式建成分子机制的系统性研究。 通过整合优化单细胞测序技术及激光显微切割技术,构建了一种新的技术:Stereo-seq,可以获得具有空间位置信息的少量样品基因表达图谱。运用Stereo-seq技术,对原肠运动中期同一个小鼠胚胎上胚层的42个不同位置的样品进行测序分析,并在另外两个胚胎中进行重复验证,得到了原肠运动中期小鼠胚胎上胚层三维空间转录组图谱(约13500个基因)。具有位置信息的三维转录组图谱可以作为全转录组的数码整体原位杂交图谱(digital whole-mountin situ hybridization,d-WISH),并以三维图或玉米图(corn-blot)形式展现。通过对三维转录组图谱的分析,我们可以(i)将原肠运动中期整个上胚层分为四个空间表达区域(前端、后端、侧面远端及侧面近端),而这四个空间表达区域与胚胎前后端的命运图谱是相对应的;(ii)鉴定出各个区域特别是前后端区域的特异性marker基因;(iii)分析了原肠运动中期小鼠胚胎epiblast的转录因子网络及信号通路网络;(iv)得到了原肠运动中期小鼠胚胎epiblast的“邮编”(Zipcode),可以根据Zipcode中标记基因的表达,将发育时期相当的胚胎样品或体外各种干细胞样品回归到胚胎的特定部位。因此,Stereo-seq技术为我们深入了解原肠运动时期小鼠胚胎系统性分子表达、细胞谱系及命运分化提供了大量的基础性数据及信息。此外,Stereo-seq测序技术也可用于其他组织样品空间表达信息的分析。