编者按：理解基因组中每个基因在胚胎发育过程中的作用，是发育遗传学的核心目标。近来，单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术的进展，使得全胚胎细胞图谱的构建成为现实。然而，现有的数据主要基于野生型胚胎的采集，尚未评估发育过程中可能存在的变异。生命发育基因是否能够像程序代码一样进行“逆向编译”？美国华盛顿大学在《Nature》期刊上发表的一项研究，通过首次在斑马鱼胚胎中实现全胚胎尺度、单细胞精度的反向遗传操作，建立了“受干扰胚胎的斑马鱼单细胞图谱”（ZSCAPE）。研究运用了斑马鱼Crispant技术、高通量单细胞核RNA测序和Sci-Plex多重标记技术，鉴别出33种主要组织中的99种细胞类型和156种细胞亚型，从而对大量个体胚胎进行单细胞水平的全面分析。这为胚胎发育及基因功能的研究打下了基础，同时加速了对胚胎发育的理解，并促进了对特定基因突变如何影响细胞的致病机制的解析。

01、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个发育中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。研究人员在每个时间点收集了48至140个胚胎，进行了四个科学实验，获取了约17000-231000个高质量细胞的单核转录组数据。尽管数据来自不同平台，但结果与早期的斑马鱼scRNA-seq数据一致。整体而言，细胞被分类为33种主要组织、99种广泛的细胞类型和156种细胞亚型。

02、主要研究成果：

1. ScEdiT单细胞编辑追踪技术的开创性进展：本研究通过集成Sci-Plex多重标记技术、CRISPR-Cas9基因编辑技术与单细胞转录组测序（sci-RNA-seq3）技术，创立了ScEdiT单细胞编辑追踪技术平台，为大规模、高通量的胚胎发育研究铺平了道路。Sci-Plex技术可以对不同样本中的细胞进行“散列”标记，实现细胞溯源，进而同时对多个个体进行分析；而斑马鱼Crispant技术则能够在胚胎早期阶段生成高效突变体，短时间内实现程序化、高效的基因编辑，省去传统方法所需的冗长过程；单细胞转录组测序技术使得对数百万个细胞核的转录组进行一次性分析，极大提升了实验效率。

2. ZSCAPE斑马鱼单细胞图谱的建立：本研究构建了ZSCAPE“受干扰胚胎的斑马鱼单细胞图谱”，收集了1812个发育中斑马鱼的单细胞转录组数据，涵盖19个时间点、23种遗传干扰和320万个单细胞转录组。通过高分辨率的表型分析，研究人员分析了由CRISPR-Cas9突变引起的细胞组成变化，发现了多种显著差异丰度的细胞类型。这些发现揭示了转录因子对细胞谱系的影响，为发育遗传学领域提供了新的见解。

03、编者点评：本研究成功构建了“斑马鱼胚胎扰动单细胞图谱”（ZSCAPE），首次实现了基因扰动与全胚胎细胞表型的动态关联。这一标准化的单细胞分析方法，推动了反向遗传学向“全胚胎+单细胞+时序”三维时代的转变，为解析复杂表型的非编码调控机制提供了新路径。作为健康美丽产业CRO服务的开拓者与引领者，尊龙凯时在斑马鱼生物技术领域具备丰富经验，搭建了“斑马鱼、基因编辑、类器官、哺乳动物、人体”的多维生物技术服务体系，致力于为科研及行业需求提供高效、专业的支持。