编者按：了解基因组中每一个基因在胚胎发育过程中的表型贡献，是生物医学研究的核心目标之一。随着单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术的不断成熟，构建完整的胚胎细胞图谱已成为可能。然而，大多数现有数据均来源于野生型胚胎，尚未对发育过程中可能存在的变异进行评估。生命发育基因是否能够像代码一样进行“逆向编译”？

美国华盛顿大学在《Nature》上发表了一项前沿研究，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，并建立了“受干扰胚胎的斑马鱼单细胞图谱”（ZSCAPE）。研究者利用斑马鱼Crispant技术、高通量单细胞核RNA测序和Sci-Plex多重标记法，识别出33种主要组织中的99种细胞类型和156种细胞亚型，进行大量个体胚胎的单细胞分析。这为大规模、高通量的胚胎发育和基因功能研究打开了新的通道，推动了对胚胎发育机制及特定基因突变影响的深入理解。

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个单独解析发育中斑马鱼胚胎的单细胞转录组数据，覆盖19个时间点、23种遗传干扰和320万个单细胞转录组。研究的高度复制性（每个条件下有八个或更多胚胎）使得研究者能够评估生物体内细胞类型丰度的变化，并检测细胞类型组成相对于野生型胚胎的扰动依赖性偏差。该方法能够敏感解析稀有细胞类型，揭示脑神经节神经元的发育轨迹和遗传依赖性。

02、主要研究成果

1. ScEdiT单细胞编辑追踪技术的革命性突破

本研究通过集成Sci-Plex多重标记技术、CRISPR-Cas9基因编辑技术以及单细胞转录组测序（sci-RNA-seq3），创新性地推出了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奠定了基础。Sci-Plex技术能有效进行细胞溯源，支持对多个个体的同时分析；斑马鱼Crispant技术在胚胎早期产生高效突变体，显著缩短了基因编辑的时间；而单细胞转录组测序则实现了对数百万个细胞核转录组的同步分析与动态追踪，显著提高了实验效率。

2. 建立ZSCAPE斑马鱼单细胞图谱

研究团队构建的ZSCAPE图谱，收集了1812个单独解析的单细胞转录组数据，涵盖了19个时间点和320万个单细胞转录组。每个时间点收集48到140个胚胎，进行高质量细胞的RNA测序。在此基础上，研究者识别出33种主要组织、99种细胞类型和156种亚型。

最后，研究人员进一步基于斑马鱼Crispant技术分析了CRISPR-Cas9突变对细胞组成变化的影响，尤其是针对23个基因的扰动，揭示了不同细胞类型的丰度变化。这些发现为理解复杂表型的遗传调控机制提供了新的线索。

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03、编者点评

该研究构建的ZSCAPE图谱，首次实现了基因扰动与全胚胎细胞表型的动态关联，通过标准化胚胎尺度的单细胞分析，将反向遗传学推向“全胚胎+单细胞+时序”的新维度。这为建立遗传依赖全景图谱及解码复杂表型的非编码调控机制，推动精准医疗的胚胎尺度建模带来了新思路。作为生物医疗行业的先锋，环特生物在斑马鱼生物技术领域的多项创新，必将为生命科学的未来发展提供强有力的支持与助力。