三种胚层的出现和协调器官发生的谱系特异性前体细胞是早期胚胎发育的重要里程碑。 

　　2023年5月15日，北京师范大学王晓群、吴倩、首都医科大学王拥军和伦敦国王学院Oscar Marín共同通讯在Cell Stem Cell 在线发表了题为“The single-cell and spatial transcriptional landscape of human gastrulation and early brain development”的研究论文，该研究分析了14个人类样本中超过400,000个细胞的转录谱，这些样本收集于受孕后第3周至第12周，以描绘早期原肠胚形成和神经系统发育的动态分子和细胞景观。 

　　该研究描述了细胞类型的多样化，神经管细胞的空间模式，以及可能参与将外胚层细胞转化为神经上皮细胞，然后再转化为放射状胶质细胞的信号通路。该研究解析了沿神经管排列的24簇放射状胶质细胞，并勾勒出主要神经元类别的分化轨迹。最后，该研究通过比较人类和小鼠的早期胚胎单细胞转录组谱，确定了物种间的保守和独特特征。这个全面的图谱揭示了原肠胚形成和早期人类大脑发育的分子机制。 

　　另外，2022年6月24日，北京师范大学/中国科学院生物物理所王晓群，北京师范大学吴倩及中国医学科学院基础医学研究所北京协和医学院基础学院马超共同通讯（北京师范大学为第一单位）在Cell Research 在线发表题为“Transcriptome dynamics of hippocampal neurogenesis in macaques across the lifespan and aged humans”的研究论文，该研究为了更好地了解灵长类动物中的 AHN 并揭示不同细胞类型的更多新标记，基于液滴的单核 RNA 测序 (snRNA-seq) 用于研究猕猴整个生命周期及老年人中海马的细胞异质性和分子特征。 

　　2021年12月10日，中国科学院生物物理研究所王晓群，北京师范大学吴倩及伦敦国王学院Oscar Marin共同通讯在Science 在线发表题为“Mouse and human share conserved transcriptional programs for interneuron development”的研究论文，该研究使用单细胞 RNA 测序来表征人类神经节隆起中细胞多样性的出现，这是人类胎儿大脑的暂时结构，纹状体和皮质 GABA 能神经元是在该结构中产生的。 该研究确定了祖细胞之间的区域和时间多样性，这是生成各种投射神经元和中间神经元的基础。 

　　2021年12月7日，北京师范大学吴倩，中国科学院生物物理研究所王晓群及首都医科大学张军共同通讯在Cell Stem Cell 在线发表题为“Deciphering the spatial-temporal transcriptional landscape of human hypothalamus development”的研究论文，该研究揭示了人类下丘脑发育的时空转录组谱和细胞类型特征，并说明了神经祖细胞的分子多样性和由转录因子组合编程的细胞命运决定。该研究提供了胚胎早期和中期人类下丘脑发育的综合分子景观，并为了解其空间和功能复杂性奠定了基础。 

　　在哺乳动物的早期发育过程中，胚胎从单细胞受精卵发育成囊胚，然后是原肠胚形成。在此期间，胚胎多能干细胞分化为谱系特异性前体并驱动器官发生。利用单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术，最近的研究描述了小鼠早期发育过程中原肠胚形成和器官发生的分子特征。在确定的基因表达网络的协调下，胚胎干细胞逐渐失去全能性，转变为多能状态，并在早期器官发生时发展成特定的谱系。 

　　对人类早期胚胎发育的了解要有限得多。人体器官发生开始于卡内基阶段(CS) ，大约在胚胎期(E) 。人类胚胎覆盖早期发育的全球转录组图谱已经被描述，随后进行了两项进一步的研究，分别剖析了人类和猕猴受精后14天和20天早期原肠胚形成的细胞和分子机制。最近的单细胞转录组学分析已经开始说明不同人体组织和器官的发育。然而，在单细胞分辨率下，对早期人类胚胎发育和原肠胚后器官发生的发育轨迹、空间基因表达和必要的调控网络缺乏全面的了解。 

　　早期人类大脑发育的机制示意图（图源自Cell Stem Cell ） 

　　大脑是人体中最复杂的器官。它由数十亿个神经元组成，这些神经元组织在许多相互连接的结构中，这些区域差异早在神经管关闭时就出现了。神经发育是一个复杂的形态发生过程，需要细胞事件和分子调控的精确协调。许多外胚层细胞在原肠胚形成过程中通过原始条纹形成中胚层和内胚层。剩余的外胚层细胞转化为神经上皮细胞(NE)，形成发育中的神经管。NE细胞在PCW3和PCW4之间不对称分裂，并经历一系列分子和形态变化，转化为放射状胶质细胞(RG)，这是神经细胞生成的祖细胞。与其他哺乳动物相比，随着神经元数量的急剧增加，人类的许多大脑结构都大幅扩张，探索早期人类大脑发育中神经干细胞(neural stem cells, NSCs)的多样性和细胞命运决定的调控，对于理解不同脑区不同类型细胞的产生和扩展至关重要。 

　　该研究分析了从PCW3到12的14个人类胚胎和胎儿样本，以描绘早期人类原肠胚形成和神经发生的单细胞景观。该研究检查了430,808个细胞的转录谱，并专注于神经系统发育的早期动态。该研究解决了神经管细胞的空间组织，并描述了双能神经中胚层祖细胞(NMP)在神经和中胚层组织中的分子机制。该研究还发现了调节上皮细胞- ME -RG转变的信号通路，并描述了早期神经系统中RG的多样化及其空间定位。通过对人类(PCW3-4)和小鼠(E8.5-10.5)的早期胚胎转录组谱的比较，该研究发现了人类占优势的神经簇，但在这两个物种之间存在着广泛的保守特征。 

 

　　（来源：iNature） 

　　原文出处：Zeng B, Liu Z, Lu Y, et al. The single-cell and spatial transcriptional landscape of human gastrulation and early brain development. Cell Stem Cell. 2023 May 12:S1934-5909(23)00134-0. doi: 10.1016/j.stem.2023.04.016. Epub ahead of print. PMID: 37192616. 

  链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37192616/