港大學者確定單細胞類型進化年齡　有助研究動物發育機制

香港大學生物科學學院助理教授鄭超固領導的研究團隊，運用最新的單細胞測序數據和精細的系統基因分層技術，確定了「秀麗隱桿線蟲」中不同類型的細胞的進化年齡，發現單細胞的轉錄組年齡和可能的進化起源，在動物發育的研究上取得重要進展。該研究由國家自然科學基金、香港研究資助局和港大資助，結果已在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上發表。

所有動物在胚胎發育的中期都具有相似的形態，而在胚胎發育的早期和晚期卻具有較大的形態差異。這種模式通常被稱為「沙漏發育模式」，意味着所有動物在胚胎發育中期都會經歷一個進化上的保守階段。研究小組使用RNA測序數據在單細胞水平上，研究了「秀麗隱桿線蟲」的轉錄組年齡。他們研究了整個胚胎和單個細胞的RNA表達，以全面了解胚胎和幼蟲在發育過程中基因表達的情況。該團隊首先確定了「秀麗隱桿線蟲」胚胎發育中期是表達最古老轉錄組的時期，這時期從原腸胚形成後開始並持續到器官早期發育。研究小組更發現在早期胚胎中的某些細胞表達比其他細胞更古老的基因，例如後來成為生殖細胞系的細胞使用比「體細胞」組織更古老的基因。

研究團隊還觀察到不同細胞和組織類型之間的轉錄組年齡，在胚胎發育的早期階段差異不大，但隨着細胞分化的進程，在胚胎發育晚期和幼蟲階段時才有顯著差異。研究團隊追蹤不同細胞譜系中轉錄組年齡的動態變化，確定了某些組織例如皮膚的轉錄組年齡在胚胎發育的晚期階段變得明顯年輕。研究團隊進一步分析了線蟲神經系統中128種不同類型神經元的轉錄組年齡差異，發現一組特定的化學感覺神經元及其下游中間神經元的轉錄組年齡都非常年輕，最終成功推測了這128種神經元類型中的一些神經元的進化歷史。鄭超固表示，通過在轉錄組水平確定單細胞類型的進化年齡，可以開拓新的研究方向，並有助人類理解影響物種進化的遺傳機制。