scRNA-Seq全面深度揭示哺乳动物胚胎的发育路径
Nature[IF:43.070]
①利用sci-RNA-seq3，分析了来自妊娠第9.5~13.5天的61个不同胚胎发育时期的小鼠胚胎（雄性31个，雌性30个），获得了2,058,652个单细胞转录组，系统性地绘制了形成各种器官的细胞分化路径及每个路径中几万种基因的表达变化，对研究哺乳动物包括人类胚胎发育和器官发生具有重要意义。
小鼠胚胎的sci-RNA-seq3分析流程示意图
Thesingle-celltranscriptionallandscapeofmammalianorganogenesis.
2019.02.20,DOI:10.1038/s41586-019-0969-x
小鼠胚胎全组织、单细胞分辨率转录组的变化
Nature[IF:42.778]
①系统地量化了小鼠从胚胎发育的第10.5天（E10.5）到出生（P0）17个组织和器官的polyA-RNA，系统地绘制了小鼠聚腺苷化RNA转录组图谱，该图谱是由动态细胞分化、体轴和细胞增殖基因构成的全局结构。
②利用scRNA-seq（逆转录成cDNA的测序）对组织水平的转录组进行解析，发现神经发生和造血在基因和细胞水平上都占主导地位，共同揭示了1/3分化基因的表达并确定了超过40%的细胞类型。
③整合启动子序列基序与ENCODE表观基因组谱，在神经元表达簇中发现了一个显著的启动子去抑制机制，该机制可归因于已知的和新的抑制因子。
④聚焦于发育树，通过scRNA-seq数据识别了包括祖细胞和计算推断谱系关系的分化状态在内的25种候选细胞类型。
⑤利用scRNA-seq分离细胞类型的转录因子网络和候选增强子元件的互补集，解析了整合来自全组织表观基因组染色质数据中的顺式元件（IDEAS）模型。（吕玉琦/Lina）
小鼠胚胎全组织polyA-RNA转录组结构
Thechangingmouseembryotranscriptomeatwholetissueandsingle-cellresolution.
2020.07.29,DOI:10.1038/s41586-020-2536-x
跨物种单细胞转录组分析揭示猪、猴子和人类之间原肠胚前期的发育差异
CellDiscovery[IF:10.849]
①猪原肠胚前期4个胚胎阶段：早期囊胚（E5~6）、晚期囊胚（E7~8）、球形胚胎（E10~11）、丝状胚胎（E12~13），共分离出301个单细胞，通过scRNA-seq检测到13,227个基因，构建了一个完整的猪胚胎发育早期（着床前）的单细胞全景，并跨物种比较揭示了种间差异，这有助于开发有效策略来克服人-猪低嵌合现象，从而在猪体内产生有功能活性的人体器官。
②跨物种比较猪、人和猴子不同发育阶段的外胚层（epiblast，EPI）转录组，揭示了参与早期、晚期EPI转换的许多通路的差异，确定了猪、人类和猴子之间多能性谱的发育坐标。
用于scRNA-seq分析的猪胚胎组织
Cross-speciessingle-celltranscriptomicanalysisrevealspre-gastrulationdevelopmentaldifferencesamongpigs,monkeys,andhumans.
2021.02.02,DOI:10.1038/s41421-020-00238-x
拟胚胎模型
InVitroEmbryonicModel
单细胞和空间转录组揭示类原肠胚中的体节发生
②在小鼠胚胎发育过程中，神经分化和中胚层分化具有很强的空间分布特点：神经中胚层祖细胞位于尾芽部位（较后侧），而分化的组织位于更前侧的位置。
③对类原肠胚沿着前侧到后侧轴进行冷冻切片，应用tomo-seq分析发现，类原肠胚中各种细胞的位置与在胚胎体内分布的空间位置是比较一致的；与E8.5小鼠胚胎进一步对比分析，发现两者中调节体节生成的基因表达是非常相似的。
④Notch报告基因活体成像检测及Notch信号抑制等实验，发现类原肠胚中报告基因的表达与在小鼠胚胎中类似，同样也依赖于Notch信号通路的活性；体节时钟（somitogenesisclock）的动态活性变化与体内发育过程非常相似。（邵利彬/董方圆）
注：体节形成过程中主要受Notch、FGF和WNT信号通路调节，其中Notch信号在分节时钟和体节边界形成中均起重要作用。
小鼠类原肠胚的scRNA-seq和tomo-seq分析及与小鼠胚胎的比较
Single-cellandspatialtranscriptomicsrevealsomitogenesisingastruloids.
2020.02.19,DOI:10.1038/s41586-020-2024-3
首个由人类胚胎干细胞建立的体外人类胚胎3D模型
①展示了人类胚胎干细胞可用于生成类原肠胚，即三维多细胞聚集体，其可分化形成时空组织的三个胚层的衍生物，且无需其他胚胎外组织，为揭示和研究人类胚胎发育早期特异性调节过程提供了一个实验性的、可操控性的模型系统。
②自然产生的人类原肠胚会产生前后极性，在Chiron（WNT激动剂）的存在下，培养的类原肠胚也会沿前后轴延伸，并沿着该轴启动了与正常胚胎一样的特定模式的基因表达。
③通过报告系统（RUES2-GLR13）来识别表达中胚层（BRA）、内胚层（SOX17）和神经外胚层（SOX2）标记基因的细胞，追踪到类原肠胚产生三胚层衍生物的过程。此外，进一步发现，Nodal和WNT信号通路之间的平衡在决定细胞命运和促进人源类原肠胚延伸方面发挥了一定的作用。
④应用tomo-seq（一种应用于全胚胎和解剖器官的空间转录组测序方法）分析经Chiron预处理72h的类原肠胚，鉴定出1,023个基因，这些基因被分为22类代表所有三个胚层的主要表达模式。
⑤通过体细胞发生的特征，表明培养了72h的人类原肠胚表现出卡内基分期（Carneigiestage）第9期胚胎（约19~21d）的一些关键特征。（榆树）
Chiron预处理及体外人源类原肠胚形态变化
Aninvitromodelofearlyanteroposteriororganizationduringhumandevelopment.
2020.06.11,DOI:10.1038/s41586-020-2383-9
类器官再生
OrganoidRegeneration
前肠器官发生过程中协调内胚层和中胚层多样化的信号网络
NatureCommunications[IF:12.121]
②进一步分析，鉴定了与器官特异性上皮紧密结合发展的SM细胞类型的多样性，13个主要SM组由36个阶段特异性亚群组成（E8.5，7个亚群；E9.0，12个亚群；E9.5，17个亚群）。
③通过将旁分泌信号通路的转录谱投射到这些谱系上，定义了一个协调前肠器官发生的内胚层-中胚层相互作用的复杂时空信号网络。
小鼠前肠内胚层和中胚层谱系的scRNA-seq分析
Singlecelltranscriptomicsidentifiesasignalingnetworkcoordinatingendodermandmesodermdiversificationduringforegutorganogenesis.
2020.08.27,DOI:10.1038/s41467-020-17968-x
时空技术
Spatial-TemporalTechnology
sci-Space构建小鼠胚胎单细胞空间转录组图谱
Science[IF:49.962]
①提出了一种将单细胞基因表达差异与空间背景结合起来的新方法——sci-Space，该方法能够在保留单细胞分辨率的同时在更大的尺度上解决了空间异质性。
②应用sci-Space对来自2个发育第14天的小鼠胚胎的14个矢状面切片进行了分析，绘制出121,909个细胞核的基因表达图谱和近似空间坐标，证明了sci-Space可以显示转录组中的任何基因，类似于原位杂交。
小鼠胚胎组织的sci-Space分析流程示意图
Embryo-scale,single-cellspatialtranscriptomics.
2021.07.02,DOI:10.1126/science.abb9536
DBiT-seq揭示小鼠胚胎多组学高分辨率图谱
Cell[IF:38.637]
①开发了一种全新的高分辨率（10μm）空间组学测序技术DBiT-seq（DeterministicBarcodinginTissueforspatialomicssequencing），该方法利用微流控技术来实现组织切片的空间组学测序（转录组和蛋白组）。DBiT-seq主要基于两次的编码来实现细胞空间位置的定位：第一次编码通过细胞内逆转录RNA成cDNA来实现；第二次编码则是通过DNA连接酶来实现。
③采用更高分辨率（像素大小=25μm）的DBiT-seq分析E10小鼠胚胎组织样本的大脑区域，Pan-mRNA和Pan-protein空间表达图均显示出可分辨的脑部精细结构，如脑微血管网络和光学囊泡内的单细胞层黑素细胞，且与免疫荧光染色图像及H&E染色图像能够很好地重叠在一起，证明了DBiT-seq的精确性。
④利用10μm微流控通道对E.10小鼠胚胎脑区进行DBiT-seq检测，描述了眼睛早期发育的空间单细胞转录图谱，证实DBiT-seq能实现全基因组表达的高空间分辨率可视化。
⑤DBiT-seq技术可被无微流体学经验的研究人员所采用，并可能应用在发育生物学、癌症生物学、神经科学和临床病理学等领域。（黄玉芬）
DBiT-seq工作流程图
High-spatial-resolutionmulti-omicsatlassequencingofmouseembryosviadeterministic.barcodingintissue.
2020.11.13,DOI:10.1016/j.cell.2020.10.026
基于光隔离化学的高深度空间转录组分析
NatureCommunications[IF:14.919]
①建立了一种针对高空间分辨率的转录组图谱分析技术——光隔离化学（photo-isolationchemistry，PIC），该方法使用光笼式寡脱氧核苷酸（cagedODNs）进行原位逆转录，允许从感兴趣的光照射区域确定表达谱。
②PIC转录组分析检测小鼠胚胎组织中小的不同区域中特异性表达基因，证明了PIC可以为小鼠胚胎组织中几十个小区域的细胞提供详细的基因表达谱；单细胞的光辐照显示，用7×104个独特的读计数检测到约8,000个基因。
③PIC转录组分析适用于复杂精细结构中的细胞、组织学上分散的细胞，以及亚细胞、亚核微结构（应激颗粒和核散斑），可以从有限区域到亚细胞和亚核分辨率来确定高深度的转录组图谱，以精细的空间分辨率解剖出细胞的详细特征。（LR）
应用PIC进行基因表达谱分析的示意图
High-depthspatialtranscriptomeanalysisbyphoto-isolationchemistry.
2021.07.20,DOI:10.1038/s41467-021-24691-8
生信工具
BioinformaticsTools
单细胞转录多样性是发育潜能的标志
Science[IF:47.728]
②应用于跨组织、物种和平台[141,267个单细胞，涵盖266个表型，9个生物系统，5个物种（包括2个完整生物）和9个scRNA-seq平台（3个基于液滴和6个基于板的平台）协议]时，发现CytoTRACE的性能优于先前的方法（如基因计数、GCS等），可以解析将近19,000个带注释的基因集，从而解析52个实验确定的发育轨迹。
CytoTRACE方法的建立
Single-celltranscriptionaldiversityisahallmarkofdevelopmentalpotential.
2020.01.24,DOI:10.1126/science.aax0249
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