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5月28日，記者從華大生命科學研究院獲悉，該院與復旦大學附屬婦產科醫(yī)院、浙江大學醫(yī)學院等科研團隊聯(lián)合攻關，依托時空組學技術與單細胞建庫平臺，成功繪出全球首個人類胚胎4至8周全器官高精度時空轉錄組圖譜，破解了生命初期發(fā)育密碼。相關研究成果于當日發(fā)表在國際學術期刊《自然》上。

受精后4至8周是器官發(fā)生“黃金窗口期”，胚胎僅米粒至蠶豆大，但細胞增至億級。以往技術難兼顧全胚胎與空間基因動態(tài)。如今，該圖譜首次在全胚胎尺度揭示50個器官、198個亞結構的發(fā)育程序，讓科學家看清每個細胞的位置與功能。

心臟是胚胎首個運作的器官?？蒲袌F隊精確定位竇房結分子微環(huán)境，除驗證已知基因SHOX2外，首次發(fā)現調控心臟自主節(jié)律的全新關鍵基因KIAA1324L和RORA。斑馬魚實驗證實，抑制這些基因的表達會顯著減少起搏細胞數量并降低心率。這一發(fā)現解析了人類心臟起搏系統(tǒng)建立的核心機制，為先天性心律失常的病理研究提供了全新潛在靶點。

大腦發(fā)育方面，科研團隊發(fā)現抑制性神經元標記物在受精后4周即出現，早于以往認知。研究鎖定大腦皮層發(fā)育關鍵基因HMGA2，其維持放射狀膠質細胞干性，調控神經元過早成熟。該基因人鼠空間表達差異，也為部分解釋人類為何擁有遠超小鼠的發(fā)達大腦皮層提供了分子機制。

器官分化研究亦有突破。在眼發(fā)育方面，科研團隊捕捉視網膜祖細胞命運分化節(jié)點，MITF等轉錄因子活性時空交替，分別調控視網膜色素層與視網膜神經節(jié)細胞的分化走向。在腎發(fā)育方面，科研團隊重建腎單位祖細胞三維分化軌跡，發(fā)現HNF1B等因子在不同亞結構中呈現活性差異，展現基因調控的有序接力。

此外，該圖譜還提示“胚胎發(fā)育—先天疾病”關聯(lián)機制。例如，科研團隊將1740個已知致病基因投射在圖譜上，清晰呈現先天性白內障、心肌病、智力障礙等11種主要疾病大類對應的易感器官和發(fā)育時期。

（受訪單位供圖）