每年，成千上萬的準(zhǔn)父母在得知他們的孩子出生時(shí)就有先天缺陷時(shí)，他們共同的9個(gè)月的夢(mèng)想和期待變成了絕望和恐懼；全球每20個(gè)出生的孩子中就有一個(gè)會(huì)受到這種毀滅性事件的影響。我們的器官、四肢和面部的形成是數(shù)百萬個(gè)細(xì)胞精心編排的運(yùn)動(dòng)和行為的結(jié)果，就像舞蹈團(tuán)中的舞者一樣。即便有一些細(xì)胞不能到達(dá)正確的位置，不能發(fā)揮它們正常的功能，最終的結(jié)果就是先天缺陷。然而，每個(gè)細(xì)胞如何知道在正確的時(shí)間和地點(diǎn)做什么，這在很大程度上一直是個(gè)謎。
器官發(fā)生涉及多種細(xì)胞類型整合在一起；細(xì)胞類型特異性的基因網(wǎng)絡(luò)失調(diào)導(dǎo)致出生缺陷，所導(dǎo)致的出生缺陷影響5％的活嬰。先天性心臟缺陷是最常見的出生缺陷，并且是由不同的心臟祖細(xì)胞亞群受到破壞引起的，但是導(dǎo)致器官水平缺陷的個(gè)體祖細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄變化仍然是未知的。
在一項(xiàng)新的研究中，來自美國格拉斯通心血管疾病研究所和加州大學(xué)舊金山分校等研究機(jī)構(gòu)的研究人員利用單細(xì)胞RNA測(cè)序研究了早期的心臟祖細(xì)胞，這是因?yàn)樵谡：彤惓５男呐K發(fā)生過程中它們會(huì)發(fā)生特化，這就可揭示特定的細(xì)胞群體的失調(diào)如何導(dǎo)致災(zāi)難性后果。相關(guān)研究結(jié)果于2019年7月24日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Single-cell analysis of cardiogenesis reveals basis for organ-level developmental defects”。
一種基于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算方法用于單細(xì)胞RNA測(cè)序分析，可預(yù)測(cè)譜系特化的轉(zhuǎn)錄因子。盡管在缺乏Hand2的小鼠中右心室無法形成，但是這種方法鑒定出Hand2是流出道細(xì)胞（outflow tract cell）而不是右心室細(xì)胞的一種特化因子。
對(duì)缺乏Hand2的胚胎進(jìn)行時(shí)間單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析揭示流出道心肌特化失敗，然而，右心室心肌發(fā)生特化，但是不能正確地分化和遷移。Hand2的喪失還導(dǎo)致視黃酸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)失調(diào)和心臟祖細(xì)胞的前-后模式破壞。
這項(xiàng)研究揭示出指導(dǎo)個(gè)體心臟祖細(xì)胞的命運(yùn)和分化的轉(zhuǎn)錄決定因子，并闡明了單細(xì)胞分辨率下心臟發(fā)育受到破壞的機(jī)制，這就為研究先天性心臟缺陷提供了一種框架。
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