單細胞測序揭示家豬胸腰椎發育相關機制

豬體節數量性狀是豬遺傳育種的重要研究方向之一。11 月底從中國科學院昆明動物研究所獲悉，該所張亞平院士研究團隊與合作者通過單細胞測序，進行了豬胸腰椎發育和肋骨發生過程中的細胞類群鑒定與發育階段胸腰椎的基因差異表達分析。國際期刊《基因組學、蛋白質組學和生物信息學》發表了這一成果。

不同的家豬品種在胸椎和腰椎數量上高度可變，胸椎與腰椎數量與豬的體長密切相關，是重要的經濟性狀。長期以來，胸腰椎數量的變異與發育轉換機制仍不清楚。由于胸腰椎的體節發生過程對應于早期胚胎發育階段，對相應的收集與研究存在眾多困難，導致這一過程中的基因表達調控機制研究存在諸多挑戰。

近期，研究團隊通過顯微操作，獲得受精后27 天家豬胚胎胸腰椎連接處的脊椎和肋骨原基單細胞。分析發現，胸椎和腰椎在細胞組成上沒有顯著差異，均由成骨細胞、成纖維細胞、軟骨細胞、基質細胞、造血內皮細胞和間充質干細胞6 種類群細胞組成。胸腰椎雖然在單細胞類群組成上并無差異，但在子類群的細胞數量上存在差異。發育擬時間及核糖核酸速率分析發現，胸腰椎發育和肋骨形成主要有兩個發育過程，為成骨作用和血管生成。

進一步分析發現，Hoxa10 基因在胸腰椎存在差異表達，其在胸椎細胞中幾乎不表達，在腰椎細胞中高表達且主要在成骨細胞中表達。研究發現腰椎成骨細胞Hoxa10 的高表達主要集中在一個非編碼區區域，通過鏈特異的表達分析發現該基因的高表達，主要來自正鏈表達。

此項研究提供了豐富的數據，有助于其他動物模型的研究，并促進人們對脊椎動物胸腰椎發育轉換機制的理解。