近日，中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心)杨运桂研究组、蔡军研究组和中国科学院数学与系统科学研究院张世华研究组合作在Nature Communications 杂志上发表了题为“Spatiotemporal transcriptomic atlas reveals the dynamic characteristics and key regulators of planarian regeneration”的研究论文，绘制了地中海涡虫再生过程中的三维空间转录组图谱和单细胞转录组图谱，系统鉴定了多个再生关键调控因子。  

　　在该研究中，合作团队首先绘制了具有强大再生能力地中海涡虫六个不同再生时期的空间转录组和单细胞转录组图谱，并构建了各类细胞类型和组织类型的空间三维分布模型。通过解析全能干细胞亚群的分化轨迹，鉴定到一类以osr2标记的新多能细胞亚群，并且观察到在辐射处理下，敲低osr2的涡虫出现延迟再生表型。与此同时，为了进一步发掘影响涡虫再生的关键基因，利用构建的三维空间模型，系统地解析了具有空间及细胞特异性分布的基因表达模块，确定了与伤口区域或极性（背腹侧或前后轴）相关的多个特征模块。除了已报道的再生必需基因，如runt-1和egr2等，进一步发现了多个具有相似空间表达分布的新空间特异基因，如smed29842和smed5347等。除此之外，还发现了多个在伤口部位富集表达的新肌肉DV标记基因，如atx1l和six6等。为了解析调控干细胞功能的关键基因，对与干细胞空间分布一致的基因模块进行了深入研究，发现处在基因调控网络关键节点的plk1缺失会导致涡虫再生完全受阻，并导致再生过程中新生细胞及其衍生的祖细胞数量减少。此外，还发现涡虫特有的nb0353和nb3006缺失同样会导致涡虫再生受阻，为研究涡虫和哺乳动物再生能力差异的原因提供了参考。 

　　综上所述，该工作绘制了涡虫再生相关的细胞组分、基因表达、关键调控因子和信号通路的三维空间动态图谱，建立了交互式网站STAPR,帮助用户查询和解析再生关键因子和数据。 

　　该研究得到了来自科技部、国家自然科学基金委和中国科学院等项目的资助。

地中海涡虫三维空间与单细胞转录组图谱

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