記者從深圳華大基因科技有限公司（簡稱“華大”）獲悉，3月29日，中國海洋大學(xué)聯(lián)合青島華大基因研究院，利用華大自主研發(fā)的時空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq，結(jié)合單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序，以柄海鞘的內(nèi)柱器官為研究對象，繪制了高質(zhì)量的空間分辨率單細(xì)胞圖譜，全面解析了海洋動物咽部器官的細(xì)胞類型和潛在功能特征，為揭示脊椎動物咽部器官的潛在演化起源提供了重要信息。相關(guān)研究成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。
低等脊索動物具有一類獨(dú)有的咽部器官，即內(nèi)柱。頭索動物和尾索動物的內(nèi)柱器官位于成體腹側(cè)，而脊椎動物圓口綱的內(nèi)柱器官僅存在于幼體階段，隨發(fā)育變態(tài)形成甲狀腺濾泡。
以往的研究普遍認(rèn)為，低等脊索動物的內(nèi)柱器官具有輔助動物濾食的功能，而且是脊椎動物的甲狀腺器官在演化上的前體器官。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，后口動物咽部內(nèi)胚層在咽器官發(fā)育中具有核心作用，然而，脊椎動物與低等脊索動物咽部器官在演化發(fā)育上是否具有連續(xù)性仍未有深入研究。
在該研究中，團(tuán)隊(duì)通過整合空間和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組兩種相互補(bǔ)充的技術(shù)，構(gòu)建了首個柄海鞘內(nèi)柱器官高質(zhì)量空間分辨率單細(xì)胞圖譜，結(jié)合形態(tài)學(xué)和基因表達(dá)特征，進(jìn)一步解析了內(nèi)柱器官細(xì)胞類群及功能的多樣性。
團(tuán)隊(duì)在海鞘的內(nèi)柱器官中發(fā)現(xiàn)了一個類血淋巴區(qū)域的細(xì)胞類群，并鑒定出一個位于內(nèi)柱致密組織區(qū)的類毛細(xì)胞類群，該細(xì)胞類群與脊椎動物內(nèi)耳毛細(xì)胞具有表達(dá)特征的高度相似性；同時，團(tuán)隊(duì)揭示了內(nèi)柱類甲狀腺區(qū)域不同成熟狀態(tài)細(xì)胞共存的特征。
此外，研究人員還將海鞘的單細(xì)胞圖譜與脊椎動物的相關(guān)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，海鞘作為脊索動物，其內(nèi)柱與多種脊椎動物的咽器官存在基因特征的相似性。
該研究首次在海洋動物演化發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域運(yùn)用了前沿的空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)，高通量地鑒定了演化上獨(dú)特的咽部器官的細(xì)胞類群組成。為了解多種具有重要演化地位及海洋獨(dú)特生物類群的組織器官提供了較好的方法學(xué)參考，也為了解咽部器官起源提供了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支撐。
相關(guān)論文信息：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi9035
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