完整的细胞图谱和不朽的扁虫的谱系树

从一个干细胞到许多分化的身体细胞：来自柏林MDC的科学家以及慕尼黑的合作研究人员在“科学”杂志上发表了一份关于整个成年动物的综合谱系树。这是通过RNA和计算技术的结合实现的。

均匀干细胞如何成为具有多种功能的复杂体细胞?干细胞分化为人体内多种细胞类型是现代医学的一个谜。来自柏林MaxDelbrück分子医学中心(MDC)和慕尼黑亥姆霍兹中心的跨学科科学家小组通过发表在“科学”杂志上的综合研究取得了重要进展。。通过将复杂的单细胞RNA技术与核酸测序和计算方法相结合，科学家们能够建立一个完整的复杂成年动物Schmidtea mediterranea扁虫的详细细胞图谱，并重建所有已鉴定细胞的谱系树。他们的工作也为细胞再生过程提供了新的见解。柏林医学系统生物学研究所(BIMSB)主任Nikolaus Rajewsky教授说：“它为研究器官，组织和发育阶段的细胞组成以及了解再生的分子机制开启了强有力的新方法。” MDC，该研究的高级作者。

研究人员重建了一个全面的谱系树，包括23种细胞分化途径

诸如Schmidtea mediterranea之类的涡虫是受欢迎的研究对象，因为它们是不朽的，如果切成碎片可以完全再生。它们拥有大量成人多能干细胞，可不断更新所有组织和细胞类型。“为了理解细胞如何分化，我们需要比较不同分化阶段细胞的基因表达谱，就像我们在涡虫中发现的那样，”MDC的Mireya Plass博士说。“我们解散了整个动物并对数千个细胞进行了表征通过测序它们的信使RNA转录本。“科学家们确定了37种不同的细胞类型，其中23种是终末分化的，还有许多干细胞和所谓的祖细胞在几种分化水平上。

“然后，我们应用了一种新的计算算法PAGA，由Alexander Wolf博士和Fabian Theis教授在慕尼黑开发，用于预测谱系树，其中包括根据单一干细胞群确定的所有已确定的细胞类型，”Christine Kocks博士说。来自MDC。然后将该预测与其他计算和实验方法相结合，以构建由几个独立证据支持的稳健树：纯化干细胞和来自干细胞耗尽动物的细胞的测序;基因表达变化;PAGA的无监督谱系树预测;以及最近发表的方法velocyto的结果，该方法预测从前体和成熟转录物估计的mRNA代谢的未来细胞状态。此外，

科学家们还发现了一些位于动物实质中的新细胞类型，这些细胞类型在分子研究中曾被忽视，并且在扁虫的再生过程中起着重要作用。在再生动物中这些细胞的比例显着减少，表明这些细胞在涡虫中“加速”身体重塑过程。

科学界可以获得额外的在线和互动资源

世界各地的科学家可以立即获得关于扁虫生物学的新数据以及研究人员团队使用的方法。“我们的工作使得研究多种动物的干细胞及其谱系成为可能。它不仅是涡虫社区的重要资源，而且还为其他希望在其他生物体中进行类似研究的科学家提供了一本食谱”，博士说。 Jordi Solana，前MDC，现在牛津布鲁克斯大学。通过交互式应用程序，科学家可以查询数据并查看细胞分化和再生过程中特定基因的基因表达变化。使用PAGA和velocyto进行谱系重建的详细在线教程将为未来的研究提供指导。“单细胞方法将成为研究发育和再生生物学不可或缺的方法，”Nikolaus Rajewsky总结道。

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