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“通過Stereo-seq(時(shí)空組學(xué)技術(shù))，人類首次以500納米的空間分辨率實(shí)現(xiàn)了生命全景時(shí)空圖譜的繪制。這是生命科學(xué)工具的里程碑式突破。”深圳華大生命科學(xué)研究院時(shí)空組學(xué)首席科學(xué)家陳奧表示。

5月4日晚，深圳華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合多家機(jī)構(gòu)在Cell出版社官網(wǎng)以時(shí)空組學(xué)聯(lián)盟(STOC)專題的形式發(fā)布了全球首批生命時(shí)空圖譜。這是首次從時(shí)間和空間維度上對生命發(fā)育過程中的基因和細(xì)胞變化過程進(jìn)行超高精度解析，為認(rèn)知器官結(jié)構(gòu)、生命發(fā)育、人類疾病和物種演化提供全新方向。

17世紀(jì)，科學(xué)家通過顯微鏡第一次看到了細(xì)胞。20世紀(jì)，DNA測序技術(shù)第一次解析了DNA。今天，Stereo-seq技術(shù)不僅可以讓我們精確地了解每個(gè)細(xì)胞內(nèi)的分子表達(dá)，還可以定位該細(xì)胞的空間位置。

為推動時(shí)空組學(xué)在生命科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，華大研究院等機(jī)構(gòu)發(fā)起了時(shí)空組學(xué)聯(lián)盟，由哈佛大學(xué)、劍橋大學(xué)、牛津大學(xué)等16個(gè)國家的80多位科學(xué)家組成。目前已經(jīng)首次繪制了小鼠、斑馬魚、果蠅、擬南芥四種模式生物胚胎發(fā)育或器官的時(shí)空圖譜。相關(guān)成果在《細(xì)胞》(Cell)期刊和其子刊《發(fā)育細(xì)胞》(Developmental Cell)在線發(fā)表。

據(jù)介紹，基于華大自主研發(fā)的DNA納米球空間捕獲芯片，實(shí)現(xiàn)了超高精度和超大視野的生命分子成像，實(shí)現(xiàn)亞細(xì)胞定位。同時(shí)，該技術(shù)還可以達(dá)到最大13厘米 x 13厘米的超大視野，實(shí)現(xiàn)器官和生命全景分子細(xì)胞圖譜的繪制。

目前利用這臺“超廣角百億像素生命照相機(jī)”，在小鼠胚胎器官形成的第9.5-16.5天，每天“拍攝”多張“照片”，得到8個(gè)時(shí)期的53張“照片”形成了一個(gè)胚胎發(fā)育的時(shí)空圖譜，就像一張生命全景地圖，記錄了小鼠胚胎內(nèi)器官發(fā)育和形成的細(xì)胞演變過程。構(gòu)建出了世界上首個(gè)系統(tǒng)清晰的小鼠器官跨時(shí)期空間基因表達(dá)圖譜集。這也是首次在單細(xì)胞分辨率水平上解析空間基因表達(dá)譜，為哺乳動物發(fā)育研究提供重要的數(shù)據(jù)參考，推動更好地認(rèn)識胚胎的成長和器官發(fā)生，也為出生缺陷相關(guān)研究提供指導(dǎo)。

科研人員還構(gòu)建了斑馬魚和果蠅胚胎發(fā)育的時(shí)空圖譜，為胚胎發(fā)育過程中的模式形成及相關(guān)分子機(jī)理研究提供重要的數(shù)據(jù)參考，也為進(jìn)化過程中胚胎演化的研究提供了可能。

該技術(shù)還將應(yīng)用于植物基礎(chǔ)科學(xué)研究和作物育種研究中，為高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆作物品系的培育貢獻(xiàn)力量。

此外，包括猴腦、蠑螈腦再生、腫瘤發(fā)生過程時(shí)空組圖譜等，為腦科學(xué)研究和腫瘤研究提供了強(qiáng)有力的工具。

深圳華大生命科學(xué)研究院院長徐訊表示：“通過時(shí)空組學(xué)聯(lián)盟，我們未來將和各領(lǐng)域科學(xué)家共同努力，推動器官圖譜、疾病病理、個(gè)體發(fā)育和生命演化等方向的全面發(fā)展。”(科技日報(bào)記者 劉傳書)