首個人類肢體發育單細胞時空圖譜發布　中大科研團隊解碼人類四肢發育路徑

（香港文匯網記者盧靜怡廣州報道）從受精卵到完整的人體，我們的四肢是如何發育的？廣州科學家利用單細胞技術找到了線索。今日（6日），本網記者從中山大學獲悉，該校中山醫學院張宏波教授課題組日前在《自然》雜誌（Nature）發表論文，發布了首個人類肢體發育單細胞時空圖譜，解析了胎兒四肢的細胞演變路徑和細胞空間位置決定過程。

「把雞胚胎裏形成前肢的細胞團切下，移植到背部，竟然能夠長出完整的翅膀。去除成年蠑螈的腿，它能夠很快再生，即使在切除8次到10次之後，卻依然能長出新的腿，且幾乎看不出傷痕。然而，包括人在內，大多數哺乳動物卻在進化過程中喪失了這種成年後再生能力。」中山大學中山醫學院張宏波教授表示，由於發育與再生本質上具有相似性，如果加深對演化的過程如何調控、為何人的四肢切除後就不能再生長等問題的探索和理解，就有可能建構起研究四肢再生本質的前提和基礎。

在這項研究中，張宏波教授團隊與合作者試圖回答兩個關鍵問題：首先是肢體細胞的發展是如何決定。比如，為何原本一樣的細胞，有的後來變成了纖維細胞，有的卻成為骨骼的一部分？第二個問題是細胞的空間位置如何決定：比如，一隻正常發育的手為什麼是五個手指，為什麼大拇指的方向跟其它四根手指不一樣？

單細胞轉錄組技術和單細胞空間轉錄組技術的發展，使得探秘細胞演化過程成為了可能。張宏波教授從第五周初到第九周胚胎連續取樣，獲得超過10萬個細胞，每個細胞約2000個基因，通過計算分析，團隊率先構建起精細的、包含所有細胞類型的人類四肢發育單細胞圖譜。通過團隊自主研發的單細胞數據分析工具——DEAPLOG，他們還能夠更好地找到每一個細胞的特徵，尋找到關鍵基因，並在此基礎上將這些基因錨定到細胞演變的路徑上。有了這些信息，團隊就能夠進一步通過實驗驗證哪些基因導致了細胞命運的歧化。

記者了解到，該研究為進一步研究肢體發育的詳細調節機制、肢體發育異常的細胞生理機制，乃至更廣泛的發育和再生過程中細胞命運調節機制和空間位置建成機制提供了重要參考。

論文在《自然》（Nature）雜誌在線發布後，很多科學家看到了數據進一步分析的價值，紛紛聯繫張宏波教授團隊。「我們關注的是細胞命運的兩極，也就是發育和衰老，現在在慢慢打通中間的環節。」據張宏波教授介紹，團隊同時在開展關於人體肌肉衰老的研究，探究肌肉裏面存在哪些細胞類型，又是如何相互作用造成肌肉衰老的。