題目：
Single-Cell RNA-Seq Reveals Lineage and X Chromosome Dynamics in Human Preimplantation Embryos
閱讀日期2022/7/25
發(fā)表日期
作者(學校)Sophie Petropoulos, Daniel Edsga¨ rd,Bjo¨? rn Reinius, ..., Sten Linnarsson,Rickard Sandberg, Fredrik Lanner
作者介紹
Sophie Petropoulos
(研究相關(guān)：單細胞基因組學凭舶，生殖和發(fā)育以现，胎兒編程趣苏，分子和細胞生物學，跨代遺傳砾医，表觀遺傳學，胚胎發(fā)育)
研究方向
1.研究植入前環(huán)境中的“侮辱”如何在單細胞分辨率下改變前三個譜系的“組學”（子宮組悟泵，轉(zhuǎn)錄組和非編碼RNA）香到，以及這些改變?nèi)绾沃匦戮幊烫ケP和發(fā)育中的胎兒，最終導(dǎo)致生命后期的疾病和紊亂序六。
2.研究輔助治療和離體環(huán)境對植入前胚胎的影響任连，如人工生殖（ART）中發(fā)生的那樣。
3.揭示哺乳動物植入前胚胎發(fā)育和RNA生物學的基本方面难咕。
4.以單細胞分辨率研究哺乳動物胚胎中潛在的譜系形成機制
摘要：
提出了人類胚胎發(fā)育的全面轉(zhuǎn)錄圖课梳，包括來自88個人類植入前胚胎的1,529個單個細胞的轉(zhuǎn)錄組測序。這些數(shù)據(jù)顯示余佃，細胞經(jīng)歷了一個系別基因共同表達的中間狀態(tài)暮刃，隨后滋養(yǎng)層、外胚層和原始內(nèi)胚層系別同時建立爆土，這與囊胚形成相吻合椭懊。所有三個系的雌性細胞在植入前實現(xiàn)了X染色體RNA水平的劑量補償。然而，與小鼠不同的是氧猬，在這種表達抑制的整個過程中背犯，XIST是由兩個等位基因轉(zhuǎn)錄的，并且在劑量補償進行時盅抚，X染色體基因保持雙親表達漠魏。我們設(shè)想這個轉(zhuǎn)錄圖譜在未來的人類發(fā)育研究以及干細胞研究中具有廣泛的用途
過往研究在人類發(fā)育的頭7天，胎兒經(jīng)歷了細胞分裂妄均，建立了成熟囊胚的前三種不同的細胞類型：滋養(yǎng)層（TE）柱锹、原始內(nèi)胚層（PE）和外胚層（EPI）, 數(shù)量有限的研究集中在將動物模型系統(tǒng)的結(jié)論轉(zhuǎn)化為人類，提供了許多見解丰包，但也揭示了在譜系標記的轉(zhuǎn)錄和時空調(diào)控方面的關(guān)鍵物種差異
利用單細胞rna測序技術(shù)禁熏，我們現(xiàn)在提供了一個全面的資源，描述了進行性譜系規(guī)范的轉(zhuǎn)錄動力學邑彪，并揭示了人類植入前胚胎中X染色體的劑量補償
方法：
為了獲得人類植入前發(fā)育的轉(zhuǎn)錄圖瞧毙，對從胚胎中分離出來的單個細胞的轉(zhuǎn)錄組進行了測序，范圍從8細胞期到植入前的時間點寄症。經(jīng)過質(zhì)量控制宙彪，從88個胚胎中保留了1,529個高質(zhì)量的單細胞轉(zhuǎn)錄組，平均有8,500個表達基因瘸爽。每個胚胎日共分析了13至24個胚胎和81至466個細胞您访。為了確定每個胚胎的性別，我們評估了每個細胞的Y-連鎖基因的表達水平
研究從胚胎到囊胚的過渡剪决，我們把重點放在E3到E5的細胞和系別基因（三個系別中每個系別前100個差異表達的基因）灵汪。TE特異性基因形成了三個主要集群（圖4D和4E），反映了它們的表達與成熟TE細胞中的表達一致的順序（表示TE.early柑潦、TE.mid和TE.late）享言。此外，PE和EPI特異性基因形成了兩個主要集群渗鬼，與它們表達水平提高的時間相對應(yīng)（圖4D和4E）览露。在E4期間，細胞傾向于表達早期EPI基因譬胎，對應(yīng)于大約一半的調(diào)查EPI特異性基因和一個較小的PE和TE基因子集差牛。有趣的是，在E5早期堰乔，細胞已經(jīng)激活了大約一半的TE基因（TE.early和TE.mid）偏化，同時仍然保持早期EPI基因的表達，這表明系譜標志物共同表達的一個中間階段镐侯。在E6和E7階段觀察到較少的共表達細胞侦讨，證實了這確實是一個細胞狀態(tài)，在系別成熟之前。
為了進一步研究這種女性特有的X染色體下調(diào)韵卤，我們計算了每個胚胎日和細胞系的轉(zhuǎn)錄基因的女性與男性的相對表達水平
討論：
對完整數(shù)據(jù)集的分析顯示骗污，細胞轉(zhuǎn)錄組主要是根據(jù)胚胎階段進行分離，其次是根據(jù)系譜（TE-ICM和EPI-PE）沈条、胚胎間的差異和亞群（極地到壁層TE）進行分離
人類的壓實并不像小鼠那樣突出需忿，在一些囊胚中會出現(xiàn)部分壓實，進一步延遲了不同的內(nèi)-外區(qū)的形成蜡歹。在E4后期壓實的胚胎細胞中贴谎，啟動了轉(zhuǎn)錄TE程序，包括增加GATA3季稳、PTGES和PDGFA的表達。重要的是澈魄，這種轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)是在同時共同表達EPI和PE基因時發(fā)生的。直到E5，在囊胚形成過程中逞泄，這些共同表達的血統(tǒng)基因才開始變得相互限制
人類多能基態(tài)的特征應(yīng)該是雌性細胞表達XIST并具有兩條X染色體的活性担租，同時仍然表現(xiàn)出雌性到雄性的劑量補償。
兩條X染色體最初的雙重和部分表達抑制的模型鲫构。XIST代表了一個明顯的候選人浓恶，作為這種抑制的調(diào)解人。然而结笨，也應(yīng)該考慮另一種系統(tǒng)的可能性包晰，可以想象，另一種系統(tǒng)可能是更古老的劑量補償機制的進化痕跡炕吸，可能在人類植入前發(fā)育中充當?shù)诙友a償
貢獻：
提供的人類植入前胚胎的轉(zhuǎn)錄圖譜具有前所未有的細胞和時間分辨率伐憾，因此將成為未來旨在更好地了解人類發(fā)育和胚胎干細胞的研究中的獨特資源
感悟：將各胚胎日的品系特異性結(jié)果結(jié)合起來，分別得出439赫模、820和222個明顯保持TE-树肃、EPI-和PE-特異性的基因。排名靠前的EPI基因在E6和E7的EPI系細胞中表現(xiàn)出明顯的特異性表達模式瀑罗，而在E5胸嘴，EPI基因在某種程度上也在PE細胞中表達（圖3A和3B）。排名靠前的保持的PE基因在整個E5到E7都有特異性表達斩祭，而TE基因在E3和E4有低表達劣像，但在E5到E7的所有細胞中都有表達，盡管在TE細胞中表達水平更高（圖3A和3B）停忿。
幾個已知的TE標志物驾讲，如GATA3、DAB2和GATA2都是排名靠前的基因（分別排名2、25和58）吮铭。
有趣的是时迫，CDX2有差異表達，但只排在第209位谓晌，而EOMES根本沒有表達掠拳。除了已知的標記外，還發(fā)現(xiàn)了幾個描述較少的標記纸肉，如PTGES溺欧、EMP2、TGFBR3和PDGFA（排名1柏肪、4姐刁、23和33）。
已知的分類基因并沒有顯著表達
RNA FISH (Fluorescence in situ hybridization) 技術(shù)是一種重要的非放射性原位雜交技術(shù)烦味。
金開瑞利用熒光預(yù)標記的短寡核苷酸（長度約20個核苷酸）聂使，合并組成探針組（一組可多達48個獨立探針）。將探針組與同一RNA靶標結(jié)合谬俄，即可產(chǎn)生不需要酶反應(yīng)的信號擴增的強熒光信號柏靶，顯示RNA或單RNA分子簇的點狀斑點。由于陽性信號是由多個探針的組合定位熒光來確定的溃论，單個探針的脫靶結(jié)合僅產(chǎn)生弱的和擴散的熒光屎蜓，遠低于用于檢測特異性靶標的閾值，加上集體脫靶可能性很小钥勋，因而假陽性和假陰性的可能性都降至最低炬转。FISH具有的技術(shù)優(yōu)勢：1、熒光試劑和探針經(jīng)濟笔诵、安全返吻；2、實驗周期短乎婿、能迅速得到結(jié)果测僵、特異性好、定位準確谢翎；3捍靠、探針穩(wěn)定，一次標記后可在兩年內(nèi)使用森逮。
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文章亮點：
來自88個人類植入前胚胎的1,529個細胞的轉(zhuǎn)錄組
滋養(yǎng)層褒侧、原始內(nèi)胚層和多能外胚層的血統(tǒng)分離
人類囊胚中的X染色體劑量補償
