生长四肢的基因代码

当胎儿发育时，细胞分裂和分化，基因表达，细胞 - 细胞信号传导和形态发生必须仔细协调，以正确的顺序和适当的时间发生。时间上的失败可能导致先天性畸形，残疾，甚至死亡。长期以来，发育生物学家一直在寻求确定发展事件顺序和指导发展事件顺序的因素。

EPFL的Denis Duboule实验室的科学家与日内瓦大学的Pierre Fabre一起研究了小鼠的爪子和数字的发展，现在发现了建筑基因的“代码”，它在发育级联中起着核心作用。这些基因属于Hoxd组，这些发育基因在所谓的“祖细胞”细胞内以各种组合活跃，这些细胞只比干细胞更专业。

通过将尖端的单细胞RNA测序技术推向最大分辨率，科学家们能够研究单个祖细胞内数千个基因的表达模式。分析表明，每个细胞含有343个与特定细胞状态相关的基因，其中许多参与细胞中DNA的包装和排序，以及图案化爪子手指的发育方式。

科学家在小鼠的数字发展中发现了一组非常有限的五个Hoxd基因(Hoxd9,10,11,12和13)的六个主要组合。每种组合包括一个，两个或四个基因，在发育开始时具有最简单的(一个基因)，在成熟的后期发生更复杂的组合(四个基因)。

Hox基因在小鼠和人类“构建”整个身体时表达的模式已经被人们所熟知和研究了30多年。但大部分信息来自于观察发育中器官的整个组织。相比之下，这项研究首次在单个细胞中进行研究，为Hox基因协调发育节律提供了更高的分辨率和清晰度。

“该研究表明，建筑师基因如何协同作用，在每个正在发育的细胞中逐渐发展，以便在正确的时间和地点产生完全成熟的手臂和手，”Pierre Fabre说。“Hoxd基因组合提供了一种机制，可以在遗传定义的肢体模式基序中产生一系列功能不同的细胞。这将为未来的遗传工作铺平道路，以了解细胞如何同步多个基因的组合激活。”

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