北京大學分子醫學研究所、北京大學-清華大學生命科學聯合中心研究員何愛彬研究組在Circulation Research雜志在線發表題為“Single-cell transcriptomics reveals chemotaxis mediated intra-organ crosstalk during cardiogenesis”的研究成果。先天性心臟病心臟結構發育畸形主要是由于第二心區來源的干細胞發育缺陷所致，然而精確調控分配這波干細胞的機制和理論卻不清楚。該研究首次發現趨化作用介導了原始心管對這一波心臟干細胞遷移的直接調控作用，為理解早期心臟不同心區的發育和先心病的治療提供了重要的理論依據。
心臟發育是一個極其復雜而又精確調控的過程，時空分配不同來源的心臟干細胞是正確形成心臟不同腔室和功能性亞結構的保證。單細胞測序技術的發展，為研究心臟發育過程尤其是第二心區的發育，提供了一個強有力的手段。該研究組利用高精度的單細胞轉錄組測序技術，對小鼠胚胎心臟發育四個關鍵時期的心臟單細胞進行了系統的生物信息分析。該研究精確地識別了不同心區來源的干細胞，心肌細胞以及內皮細胞等主要的細胞類型，并在不同細胞類型之間進行了全面的配體-受體對分析，篩選出一對重要趨化因子——受體(MIF-CXCR2/4)。研究人員利用原代細胞和體外胚胎培養模型，以及基因敲除小鼠的體內模型，系統而全面地驗證了MIF-CXCR2/4趨化作用能夠介導第二心區的干細胞正常遷移到心管中，促進右心室等結構的發育。另外，研究還揭示了趨化因子受體CXCR2/4的時空表達受到心臟發育關鍵轉錄因子NKX2-5的直接調控。該研究提出了一種新的器官內不同部位互相通訊(intra-organ crosstalk)、互作協同發育的模型。
趨化信號調控第二心區干細胞遷移至心管發育的模式圖
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