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都柏林三一学院(Trinity College Dublin)的发育生物学家与爱丁堡大学(University of Edinburgh)人类遗传学研究中心(MRC Human Genetics Unit)的同事们多年的工作，已经获得了无与伦比的细节资源，将帮助研究人员评估关键基因如何控制发育中的胚胎组织和器官的分化。该合作团队刚刚在领先的国际杂志《发展》(Development)上发表了这一里程碑式的研究成果，分析了这些关键基因、它们的交流联系，以及它们在小鼠胚胎多个发展阶段的3D空间中的影响。
图片:胚胎发育10.5天后小鼠胚胎的外部视图。左边的胚胎展示了一种显示单个基因(Wnt1, Wnt5a和Wnt11)表达位置的技术。中间的面板显示了三种基因表达模式的映射。在右边，显示了所有19个Wnt编码基因的模式，每个基因都以不同的颜色显示。胚胎空间由这些基因的不同表达模式绘制而成，每一个基因都对正常发育至关重要;任何一个基因的突变都可能致命。
都柏林三一学院(Trinity College Dublin)的发育生物学家与爱丁堡大学(University of Edinburgh)人类遗传学研究中心(MRC Human Genetics Unit)的同事们多年的工作，已经获得了无与伦比的细节资源，将帮助研究人员评估关键基因如何控制发育中的胚胎组织和器官的分化。
这个合作团队刚刚在领先的国际杂志上发表了这一里程碑式的研究成果，发展研究人员分析了这些关键基因，它们的交流联系，以及它们在小鼠胚胎多个发育阶段的3D空间中的影响。
我们采访了来自三一学院自然科学学院的Paula Murphy教授，来了解更多关于这项研究及其更广泛的影响。
这项工作取得了怎样的飞跃?
“某些基因和基因网络在决定胚胎如何发育、不同细胞类型(肌肉、骨骼、神经元)如何形成以及器官出现的位置方面发挥着重要作用。在过去的几十年里，利用分子生物学技术，我们可以发现它们在何时何地发生了变化。Wnt基因”这有助于我们理解它是如何引导胚胎发育的。
“这项技术必须对每个基因单独进行操作，以获得特定时间它在3D胚胎空间中的表达位置的‘快照’。我们在这里成功实现的是绘制许多基因的空间数据快照的困难任务，整合和比较每个基因在发育中的胚胎中被打开的位置。开发能够做到这一点的工具是爱丁堡老鼠图谱项目计算生物学同事的一项重大成就。”
你对你的发现感到惊讶吗?
“这种方法使我们能够做出许多发现，如果没有整合(映射)所有模式，这些发现是不可能实现的。例如，我们可以揭示由于其中一种成分未被激活而导致通路沉默的部位。
“可能最新颖的发现是，胚胎中有很多‘热点’，很多这些基因一起被启动。其中一些热点已知是指导发育的重要细胞群的位置，但一些此前未知，揭示了胚胎中以前不可见的信号中心。”
发育生物学家现在还能问什么其他的研究问题?
“随着这篇文章的发表，我们已经免费提供了所有的原始数据和地图数据，以及可视化的工具，以便任何发育生物学家都可以对胚胎任何部分的细胞通信系统提出问题。例如，对肾脏发育或大脑发育感兴趣的同事可以深入研究胚胎那部分启动的系统组件。
“我们和其他人现在也可以使用这些数据来询问系统是如何演变的。例如，老鼠和人类有19个非常相似的基因。这些多基因是很久以前通过基因复制产生的。我们现在可以研究这些基因是如何分化的，在复杂的多细胞胚胎发育过程中，每个基因都具有独特的功能。”
你的团队下一步要做什么?
“我们目前正在对发育中的肢体芽的综合数据集进行重点分析，以更好地了解细胞通信系统在肢体中的运作方式。我们也期待着看到不同专业兴趣的同事如何使用这些数据，以进一步了解所有正在开发的系统。”
这项工作得到了爱尔兰科学基金会、医学研究委员会和爱尔兰研究委员会的支持。有关这项工作的更多信息，您可以在《发展》网站上阅读发表的期刊文章。
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