了解基因组中每个基因在胚胎发育过程中对个体表型的贡献，是发育遗传学的基本目标。随着单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术的不断成熟，全胚胎细胞图谱的建立变得可行。然而，现有数据大多来源于野生型胚胎，尚未系统评估发育过程中的潜在变异。美国华盛顿大学在《Nature》上发表了一项研究，首次在斑马鱼胚胎中实现了全胚胎尺度、单细胞精度的反向遗传操作，构建了“受干扰胚胎的斑马鱼单细胞图谱”（ZSCAPE）。该研究通过利用斑马鱼的Crispant技术，结合高通量单细胞核RNA测序和Sci-Plex多重标记等技术，成功鉴定出33种主要组织中的99种细胞类型和156种细胞亚型，实现了对大量个体胚胎单细胞水平的全面分析。这为大规模、高通量的胚胎发育及基因功能研究提供了重要的基础，有助于加深对特定基因突变如何影响整个胚胎细胞的致病机制的理解。

研究概述：本研究构建了“受干扰胚胎的斑马鱼单细胞图谱”，收集了1812个独立解析发育中的斑马鱼胚胎的单细胞转录组数据，包括19个时间点、23个遗传干扰和320万个细胞。通过对每个时间点收集48到140个胚胎的数据，研究人员可以评估整个生物体内细胞类型丰度的变化，并检测相对于野生型胚胎的扰动依赖性偏差。这一方法对罕见的细胞类型十分敏感，能够解析脑神经节神经元的发育轨迹和遗传依赖性，并首次提出有关头骨早期起源的新假设。

主要研究成果：

1. ScEdiT单细胞编辑追踪技术的革命性突破：本研究首创了ScEdiT单细胞编辑追踪技术平台，结合Sci-Plex多重标记、CRISPR-cas9基因编辑和单细胞转录组测序（sci-RNA-seq3）等技术，为大规模的胚胎发育研究提供了新方法。Sci-Plex技术可以将不同样本中的细胞标记组合，实现细胞溯源和多个个体的同时分析，而Crispant技术则使得在胚胎早期阶段生成高效的突变体成为可能，极大缩短了获得稳定突变体的周期。

2. 建立ZSCAPE斑马鱼单细胞图谱：研究团队成功构建了ZSCAPE单细胞图谱，整合了1812个斑马鱼胚胎的单细胞转录组数据。这一数据集用于细胞类型分类，共计识别出33种主要组织，99种细胞类型和156种细胞亚型。这些数据与早期斑马鱼scRNA-seq结果一致，进一步证实了该技术在细胞分析中的可靠性。

3. 基于斑马鱼Crispant技术的表型分析：研究者利用Crispant技术分析了CRISPR–Cas9突变影响发育过程中细胞组成的变化。研究发现，针对23个基因的扰动导致102种细胞丰度的变化，并且某些转录因子的突变体显示出一致的细胞类型丰度变化。这一结果揭示了调控早期体节谱系基因的协同作用，为深入了解发育过程中的细胞命运提供了新视角。

综上所述，本研究通过构建“斑马鱼胚胎扰动单细胞图谱”（ZSCAPE），为基因扰动与全胚胎细胞表型的动态关联提供了新的见解，推动了精准医疗的应用。作为生物医疗领域的前沿品牌，尊龙凯时立足于创新技术，继续致力于推动斑马鱼生物科技的高级研究，进一步拓展在健康领域的应用。

希望通过这些突破，能够为科学研究提供更为高效的工具，助力全球科研人员在理解生命机制方面取得更大进展。