北京大学系统揭示人类消化道细胞发育图谱

新华社北京5月29日电(记者刘霞)据《自然细胞生物学》杂志近日报道，北京大学研究人员首次从单细胞分辨率和总转录组水平系统揭示了人类胚胎发育过程中四种消化道器官的基因表达和信号调节机制，以及不同细胞类型之间的精确发育路径和基因表达特征，对消化道生物学研究和相关癌症治疗具有重要参考价值。

消化道主要由食道、胃、小肠和大肠组成。它在食物消化、废物排泄和抵抗微生物入侵方面起着重要作用。揭示人类胚胎发育过程中这四个器官的基因表达调控网络，建立相应的“细胞类型图”，是发育生物学的一个重要课题。

在最新的实验中，北京未来基因诊断高级创新中心、北京大学生命科学研究所唐研究组和研究组与北京大学第三医院研究组一起，在6周至25周的人胚胎食管、胃、小肠和大肠以及成人大肠*分离获得5277个单细胞，并对其单细胞转录组进行了高精度测序，获得了高达5T的基因表达谱数据。随后，他们运用多种生物信息学分析方法进行深入的数据挖掘，从基因表达调控的层面全面系统地分析了这四个器官的发育过程。

研究小组通过关键的基因表达特征在这4个器官中定义了总共40种不同的重要细胞类型。发现了一系列在早期、中期和晚期胚胎发育中特异表达的标记基因。首次系统研究了大肠从胎儿到成人的发育过程，鉴定出成人大肠的10种主要细胞类型。

研究人员表示，新发现为消化道生物学研究领域提供了发育细胞图谱的全面而详细的数据。基因表达图谱的黄金标准也已经建立，用于在体外将多能干细胞定向分化为与消化道相关的细胞类型。此外，在基因表达水平上，为研究与这四种消化道器官相关的癌症，特别是胃癌和结直肠癌的发病机制提供了重要参考。

该研究得到了科技部和国家自然科学基金的支持。