Cell | 林承棋/罗卓娟/谢芃团队联合方晓东、曹华、刘瑾多个团队创建单细胞数字胚胎，破译心脏发育...

主要观点总结

本文介绍了东南大学的林承棋团队在Cell上发表的文章，关于小鼠早期器官发生期完整胚胎数字重建的研究。文章指出，研究团队创新性地构建了覆盖小鼠原肠运动后期至心脏等器官原基形成期的单细胞精度三维数字胚胎，并发现了胚内-胚外界面存在一个中、内胚层器官原基决定区（PDZ）。该发现揭示了心脏器官原基形成的独特微环境信号网络，填补了哺乳动物心脏早期发育机制的理论空白，为先天性心脏病防治与再生医学提供了关键理论基础。

关键观点总结

关键观点1: 关于胚胎发育的背景知识

哺乳动物胚胎发育中，源自原肠胚的外胚层、中胚层和内胚层协同作用驱动器官发生。Spemann与Mangold在1924年通过两栖类胚胎移植实验发现了调控外胚层器官原基与体轴形成的组织中心。

关键观点2: 东南大学的林承棋团队的研究进展

林承棋团队创新性地构建了覆盖小鼠原肠运动后期至心脏等器官原基形成期的单细胞精度三维数字胚胎，并揭示了中、内胚层器官的动态发育图谱。基于这一高精度时空图谱，他们发现了胚内-胚外界面的中、内胚层器官原基决定区（PDZ）。

关键观点3: 关于器官原基决定区（PDZ）的发现

研究团队发现PDZ区域包含心脏和前肠原基，并揭示了其独特的信号微环境。该区域通过整合WNT、BMP与FGF等通路，将微环境信号转化为基因选择性表达指令，驱动器官原基形成。

关键观点4: 研究的意义和影响

该研究阐明了心脏器官原基形成的独特微环境信号网络，填补了哺乳动物心脏早期发育机制的理论空白，为先天性心脏病防治与再生医学提供了关键理论基础。此外，该研究还涉及多个学术合作单位和作者的介绍。

正文

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图 1. 单细胞数字胚胎技术揭示中、内胚层器官原基决定区，破译心脏发育密码

为解析器官原基如何从胚层起源这一核心问题，研究团队聚焦其细胞微环境动态，发现小鼠胚胎 E7.75 天 （中、内胚层器官原基形成关键窗口期） 的胚内 - 胚外交界处存在一个独特的信号 “ 洼地 ”—— 器官原基决定区 （ PDZ ） 。 PDZ 紧邻的胚内、胚外部分分别呈高浓度的信号抑制分子和激活性配体分子，但区域内呈现低信号活性 " 洼地 " ，表达多种受体信号基因，形成其易于接收多胚层信号的调控输入，驱动心脏与前肠等器官原基协同发育的微环境。通过空间组学技术，本研究首次揭示了 PDZ 作为汇聚跨胚层信号枢纽的核心作用：其通过整合 WNT 、 BMP 与 FGF 等通路，将微环境信号转化为基因选择性表达指令，驱动器官原基形成。

该发现 不仅阐明心脏器官原基形成的独特微环境信号网络，更填补了哺乳动物 心脏早期发育机制 的理论空白，为先天性心脏病防治与再生医学提供关键理论基础。

东南大学生物科学与医学工程学院谢芃研究员，华大生命科学研究院沈娟

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