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“通過Stereo-seq(時空組學技術)，人類首次以500納米的空間分辨率實現(xiàn)了生命全景時空圖譜的繪制。這是生命科學工具的里程碑式突破。”深圳華大生命科學研究院時空組學首席科學家陳奧表示。

5月4日晚，深圳華大生命科學研究院聯(lián)合多家機構在Cell出版社官網(wǎng)以時空組學聯(lián)盟(STOC)專題的形式發(fā)布了全球首批生命時空圖譜。這是首次從時間和空間維度上對生命發(fā)育過程中的基因和細胞變化過程進行超高精度解析，為認知器官結構、生命發(fā)育、人類疾病和物種演化提供全新方向。

17世紀，科學家通過顯微鏡第一次看到了細胞。20世紀，DNA測序技術第一次解析了DNA。今天，Stereo-seq技術不僅可以讓我們精確地了解每個細胞內(nèi)的分子表達，還可以定位該細胞的空間位置。

為推動時空組學在生命科學各個領域的應用，華大研究院等機構發(fā)起了時空組學聯(lián)盟，由哈佛大學、劍橋大學、牛津大學等16個國家的80多位科學家組成。目前已經(jīng)首次繪制了小鼠、斑馬魚、果蠅、擬南芥四種模式生物胚胎發(fā)育或器官的時空圖譜。相關成果在《細胞》(Cell)期刊和其子刊《發(fā)育細胞》(Developmental Cell)在線發(fā)表。

據(jù)介紹，基于華大自主研發(fā)的DNA納米球空間捕獲芯片，實現(xiàn)了超高精度和超大視野的生命分子成像，實現(xiàn)亞細胞定位。同時，該技術還可以達到最大13厘米 x 13厘米的超大視野，實現(xiàn)器官和生命全景分子細胞圖譜的繪制。

目前利用這臺“超廣角百億像素生命照相機”，在小鼠胚胎器官形成的第9.5-16.5天，每天“拍攝”多張“照片”，得到8個時期的53張“照片”形成了一個胚胎發(fā)育的時空圖譜，就像一張生命全景地圖，記錄了小鼠胚胎內(nèi)器官發(fā)育和形成的細胞演變過程。構建出了世界上首個系統(tǒng)清晰的小鼠器官跨時期空間基因表達圖譜集。這也是首次在單細胞分辨率水平上解析空間基因表達譜，為哺乳動物發(fā)育研究提供重要的數(shù)據(jù)參考，推動更好地認識胚胎的成長和器官發(fā)生，也為出生缺陷相關研究提供指導。

科研人員還構建了斑馬魚和果蠅胚胎發(fā)育的時空圖譜，為胚胎發(fā)育過程中的模式形成及相關分子機理研究提供重要的數(shù)據(jù)參考，也為進化過程中胚胎演化的研究提供了可能。

該技術還將應用于植物基礎科學研究和作物育種研究中，為高產(chǎn)、優(yōu)質、抗逆作物品系的培育貢獻力量。

此外，包括猴腦、蠑螈腦再生、腫瘤發(fā)生過程時空組圖譜等，為腦科學研究和腫瘤研究提供了強有力的工具。

深圳華大生命科學研究院院長徐訊表示：“通過時空組學聯(lián)盟，我們未來將和各領域科學家共同努力，推動器官圖譜、疾病病理、個體發(fā)育和生命演化等方向的全面發(fā)展。”(科技日報記者 劉傳書)