新研究揭示魚類胚胎髮育奧秘

本報上海8月7日電 記者顏維琦、通訊員華亭 從上海海洋大學獲悉，近日，該校陳良標、胡鵬教授研究團隊，在活體魚類胚胎中實現了單細胞新生RNA測序技術的系統優化和應用，首次實現對“合子激活”階段新轉錄基因的高靈敏度、高準確性檢測。這項技術不僅打開了研究生命起源奧秘的新窗口，也為水產育種的基因精準設計提供了重要工具。相關研究成果在線發表於《自然·通訊》。

當精子與卵子結合，細胞的“命運之書”翻開了第一頁。然而在受精卵中絕大多數基因最初是“沉睡”的，真正決定生命進程的是那些在關鍵時刻被悄然“喚醒”的基因——它們如同指揮家，引導着整個發育的展開。

每個新生命的開始都要經歷一次“交接”——從母親提供的遺傳物質過渡到胚胎自主控制基因表達，這一過程被稱為母源-合子轉換，是胚胎髮育中最關鍵的轉折點。然而，剛被激活的合子基因，其轉錄本數量極其稀少，又常常被海量的母源RNA“湮沒”。這使得傳統的測序技術很難“聽見”這些微弱卻至關重要的“聲音”。

胡鵬曾在博士後期間參與開發了檢測新合成RNA的前沿技術單細胞新生RNA測序技術，此次研究中，團隊圍繞魚類胚胎模型開展了系統性優化。一方面實現系統評估標記方法，對10種主流RNA化學轉化方法進行了系統篩選，並在超過5萬個斑馬魚細胞中測試。最終發現基於mCPBA/TFEA的“on-beads”轉化方案能實現超過8%的T-to-C替換率，表現遠優於傳統“體內標記”方法，在信號強度和RNA質量上均表現卓越。另一方面精準標記新合成RNA，團隊在模式魚類斑馬魚受精卵的一細胞階段顯微注射4-硫尿苷，實現了對合子新轉錄RNA的高效標記，便於後續識別。

據介紹，該研究實現了諸多突破。首先，優化後的方法能在海量母源RNA背景下清晰捕捉新合子RNA信號。其次，通過計算新RNA佔比，能夠精確判定哪些基因是胚胎合子激活的。最後，該研究識別出更多此前未被報道的合子激活基因，並通過原位雜交實驗驗證其在整胚中的表達模式。