深圳華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合多家機(jī)構(gòu)的研究者們，利用華大堪稱“超廣角百億像素生命照相機(jī)”的時空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq，首次繪制了四種模式生物胚胎發(fā)育或器官的時空圖譜，包括和人的基因相似度高達(dá)80%的實驗室明星小鼠、參與高中課本里著名的摩爾根雜交實驗的果蠅、胚胎發(fā)育研究的重要模式生物斑馬魚和植物研究的“網(wǎng)紅”擬南芥。這是首次從時間和空間維度上對生命發(fā)育過程中的基因和細(xì)胞變化過程進(jìn)行超高精度解析，為認(rèn)知器官結(jié)構(gòu)、生命發(fā)育、人類疾病和物種演化提供全新方向。

      Cell出版社官網(wǎng)以時空組學(xué)聯(lián)盟（STOC）專題的形式發(fā)布了系列成果，其中，基于華大自主研發(fā)的高精度大視場Stereo-seq技術(shù)繪制的小鼠胚胎發(fā)育時空圖譜相關(guān)成果在《細(xì)胞》（Cell）期刊在線發(fā)表，斑馬魚、果蠅、擬南芥時空圖譜相關(guān)成果在《細(xì)胞》子刊《發(fā)育細(xì)胞》（Developmental Cell）在線發(fā)表。

      為推動時空組學(xué)在生命科學(xué)各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，華大研究院等機(jī)構(gòu)發(fā)起了時空組學(xué)聯(lián)盟，這是一個國際化科學(xué)聯(lián)盟，由來自哈佛大學(xué)、劍橋大學(xué)、牛津大學(xué)等16個國家的80多位科學(xué)家組成。本次專題成果是由華大研究院聯(lián)合時空組學(xué)聯(lián)盟單位主導(dǎo)的、時空組學(xué)聯(lián)盟產(chǎn)出的第一批重磅成果，由深圳華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院、南方科技大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)等來自6個國家的32個科研團(tuán)隊共同參與完成。研究已通過倫理審查，嚴(yán)格遵循相應(yīng)法規(guī)和倫理準(zhǔn)則。

      深圳華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合國家基因庫共同打造時空組專輯數(shù)據(jù)庫

      近日，CNGBdb重磅上線的時空組學(xué)數(shù)據(jù)庫V1.0版（STOmicsDB）率先建立時空組數(shù)據(jù)歸檔標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)時空組學(xué)不同層次數(shù)據(jù)的整合，并形成時空組學(xué)數(shù)據(jù)生態(tài)圈，是國際領(lǐng)先的時空組學(xué)綜合平臺，致力于促進(jìn)時空組學(xué)的數(shù)據(jù)探索和學(xué)術(shù)研究。

      作為STOmicsDB的子庫——時空組專輯數(shù)據(jù)庫與Cell專題同期發(fā)布。上述4篇Cell系列模式生物時空組學(xué)研究成果相關(guān)數(shù)據(jù)庫/數(shù)據(jù)集均已收錄在時空組專輯數(shù)據(jù)庫中?？蒲腥藛T可以通過該專輯數(shù)據(jù)庫快速獲取文獻(xiàn)概要、研究數(shù)據(jù)、分析工具、數(shù)據(jù)可視化分析結(jié)果等關(guān)鍵信息，全面提升文獻(xiàn)要點(diǎn)解讀及數(shù)據(jù)/分析工具搜索效率，促進(jìn)時空組學(xué)領(lǐng)域科研成果轉(zhuǎn)化及技術(shù)發(fā)展。

      【訪問時空組專輯數(shù)據(jù)庫】搜索引擎搜索關(guān)鍵詞“國家基因庫生命大數(shù)據(jù)平臺” → 點(diǎn)擊導(dǎo)航欄“Scientific database” → 點(diǎn)擊“STOMICS DataBase” → Collections

      MOSTA: 小鼠器官發(fā)育時空轉(zhuǎn)錄組圖譜

      研究者們利用Stereo-seq技術(shù)構(gòu)建出了世界上首個系統(tǒng)清晰的小鼠器官跨時期空間基因表達(dá)圖譜集。這也是首次在單細(xì)胞分辨率水平上解析空間基因表達(dá)譜，為哺乳動物發(fā)育研究提供重要的數(shù)據(jù)參考，推動我們更好地認(rèn)識胚胎的成長和器官發(fā)生，也為出生缺陷相關(guān)研究提供指導(dǎo)。

      MOSTA通過交互式可視化，方便用戶查看和檢索小鼠胚胎各個基因在不同時期的空間表達(dá)。用戶可通過數(shù)據(jù)庫主頁面或?qū)Ш綑?，快速獲取研究內(nèi)容梗概、時空聚類分析結(jié)果、研究技術(shù)（Stereo-seq）簡介、研究中使用分析軟件及產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源信息，同時還能直接下載研究數(shù)據(jù)及分析文件等。

      發(fā)表期刊：Cell

      數(shù)據(jù)編號：CNP0001543

      專輯數(shù)據(jù)庫：搜索引擎搜索關(guān)鍵詞“國家基因庫生命大數(shù)據(jù)平臺” → 點(diǎn)擊導(dǎo)航欄“Scientific database” → 點(diǎn)擊“STOMICS DataBase” → Collections → MOSTA

      除了小鼠，科研人員還對斑馬魚、果蠅等模式生物的發(fā)育過程進(jìn)行了研究，構(gòu)建了斑馬魚和果蠅胚胎發(fā)育的時空圖譜，為胚胎發(fā)育過程中的模式形成及相關(guān)分子機(jī)理研究提供重要的數(shù)據(jù)參考，也為進(jìn)化過程中胚胎演化的研究提供了可能。

      ZESTA：斑馬魚胚胎發(fā)育時空圖譜

      ZESTA利用Stereo-seq技術(shù)分析了斑馬魚胚胎發(fā)育過程中基因表達(dá)和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的時空動態(tài)。該數(shù)據(jù)庫分析了91個胚胎切片，涵蓋了發(fā)育的前24小時內(nèi)的6個關(guān)鍵時間點(diǎn)，獲得了10x10x15μm3（接近細(xì)胞大?。┓直媛实?52,977個點(diǎn)的空間坐標(biāo)。 同時確定了特定組織的空間模塊和共變基因。通過對各時間點(diǎn)的Stereo-seq和scRNA-seq數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，重建了斑馬魚胚胎發(fā)育過程中細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變和分子變化的空間解析發(fā)展軌跡。

      用戶可通過數(shù)據(jù)庫主頁面或?qū)Ш綑冢焖佾@取研究內(nèi)容梗概、時空和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組聚類分析結(jié)果、空間分辨發(fā)展軌跡、研究技術(shù)（Stereo-seq）簡介、研究中使用分析軟件及產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源信息，同時還能直接下載研究數(shù)據(jù)。

      期刊：Developmental Cell

      數(shù)據(jù)編號：CNP0002220

      專輯數(shù)據(jù)庫：搜索引擎搜索關(guān)鍵詞“國家基因庫生命大數(shù)據(jù)平臺” → 點(diǎn)擊導(dǎo)航欄“Scientific database” → 點(diǎn)擊“STOMICS DataBase” → Collections → ZESTA

      Flysta3D：果蠅胚胎和幼蟲的3D時空圖譜

      Flysta3D旨在管理由Stereo-seq生成的果蠅胚胎和幼蟲所有階段的三維空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，通過可視化和分析感興趣的基因空間表達(dá)模式、聚類和注釋3D重建組織特異性的空間轉(zhuǎn)錄組，模擬組織發(fā)育過程中的發(fā)展軌跡，識別細(xì)胞信號通路和基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，在完整的空間環(huán)境中檢查基因功能等。

      用戶可通過數(shù)據(jù)庫主頁面或?qū)Ш綑?，快速獲取研究內(nèi)容梗概、時空聚類分析結(jié)果、3D模型、研究技術(shù)（Stereo-seq）簡介、研究中使用分析軟件及產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源信息，同時還能直接下載研究數(shù)據(jù)。

      期刊：Developmental Cell

      數(shù)據(jù)編號：CNP0002189

      專輯數(shù)據(jù)庫：搜索引擎搜索關(guān)鍵詞“國家基因庫生命大數(shù)據(jù)平臺” → 點(diǎn)擊導(dǎo)航欄“Scientific database” → 點(diǎn)擊“STOMICS DataBase” → Collections → Flysta3D

      擬南芥葉片單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組圖譜

      為攻克長期以來研究人員無法對植物葉片中高度相似細(xì)胞類型的分子特征進(jìn)行有效解析的難題，研究人員還基于Stereo-seq技術(shù)成功開發(fā)出適用于植物的單細(xì)胞空間組技術(shù)，并將此技術(shù)應(yīng)用于植物葉片細(xì)胞的空間組學(xué)研究。該技術(shù)將會應(yīng)用于植物基礎(chǔ)科學(xué)研究和作物育種研究中，如在水稻、小麥和玉米等作物的種子發(fā)育和抗旱、耐高溫和耐鹽等機(jī)制解析中進(jìn)行優(yōu)勢關(guān)鍵基因的挖掘，為高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆作物品系的培育貢獻(xiàn)力量。

      該數(shù)據(jù)集包含由植物細(xì)胞壁染色與Stereo-seq高分辨率空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，展示了擬南芥葉片中的第一個原位單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析。同時此研究證明了從主脈到葉緣存在細(xì)胞類型特異性空間基因表達(dá)梯度。重建這些梯度，首次根據(jù)特定細(xì)胞類型的空間分布顯示其發(fā)育軌跡。用戶可通過數(shù)據(jù)集頁面快速獲取研究內(nèi)容梗概、樣本信息、時空聚類分析結(jié)果，同時還能直接下載研究數(shù)據(jù)。

      期刊：Developmental Cell

      數(shù)據(jù)編號：CNP0002618

      專輯數(shù)據(jù)庫：搜索引擎搜索關(guān)鍵詞“國家基因庫生命大數(shù)據(jù)平臺” → 點(diǎn)擊導(dǎo)航欄“Scientific database” → 點(diǎn)擊“STOMICS DataBase” → Collections → ACSTA

      未來，時空組專輯數(shù)據(jù)庫將持續(xù)收錄時空組學(xué)領(lǐng)域最新研究成果，為廣大科研人員提供最全面的文獻(xiàn)可視化解讀綜合信息，助力時空組領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，促進(jìn)器官結(jié)構(gòu)、生命發(fā)育、物種演化、人類疾病等方向的重新認(rèn)知及深入研究。

      參考文獻(xiàn)：

      https://www.cell.com/consortium/spatiotemporal-omics

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