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噪声有助于细胞做出决定 团队揭示了遗传噪声在发育中的重要性

2018-12-24 10:27:18 • 来源：

根据Wolf Reik教授共同领导的研究小组的最新研究，早期发育过程中细胞之间的随机差异可能是制造体内不同细胞的关键。不同的细胞类型 - 大脑，血液，皮肤，肠道等 - 都具有独特而重要的作用，但它们都是一样的。由于在我们出生之前做出的一系列生化选择，细胞变得不同。为了让我们保持健康，这些选择需要确保我们获得每种细胞类型的正确数量。

噪声有助于细胞做出决定 团队揭示了遗传噪声在发育中的重要性

Babraham研究所，EMBL-EBI和Wellcome Trust-医学研究委员会干细胞研究所的科学家们在发育的最早阶段检查了胚胎干细胞的遗传学。通常，相同类型的细胞具有匹配的基因活性模式- 许多相同的基因在所有细胞中被关闭或打开。发表在Cell Reports杂志上的这项最新研究表明，当细胞开始专攻不同的细胞类型时，它们的基因活动变得更加“嘈杂” - 每个细胞开始打开或关闭不同的基因组。

结果集中于胚胎形成开始附近的两个选择，结果表明，当细胞决定要成为什么时，不同细胞中基因活性的变异就会更大 - 相同的基因可能会在一些细胞和其他细胞。偶然这种噪音会使一些细胞更有可能成为一种类型的细胞，而其他细胞则开始倾向于替代细胞。

该论文的共同第一作者是Hisham Mohammed，Irene Hernando-Herraez和Aurora Savino。巴布拉罕研究所的穆罕默德博士说：“我们的分析表明，早期发育中两个关键点的转录噪声升高与细胞命运决定相吻合。相反，在这些决定后，细胞变得高度同步并迅速生长。我们的研究系统地描绘了转录噪音并揭示与早期血统决定相关的新过程。“

这种使相似细胞变得不同的过程称为对称性破坏。这项研究标志着第一次使用一种称为单细胞测序的技术来检测发育早期阶段小鼠胚胎的单个细胞。以前的研究只检查了细胞群，因此在对称性破坏期间不可能研究细胞之间的差异。

Wellcome Trust-医学研究委员会干细胞研究所的联合资深作者Jennifer Nichols教授说：“我们的数据使我们能够以前所未有的精度研究单个细胞中的基因活性。这一细节使我们能够观察到实质性差异。在开发过程中调节嘈杂的基因活动可能是细胞如何决定未来的关键部分。未来我们希望发现如何控制这一过程，以更好地了解噪音如何影响早期发展。

作为该论文的首席计算科学家，EMBL-EBI的John Marioni博士说：“只有通过计算生物学的不断进步才能理解这样的研究中产生的数据。收集了超过10,000条数据关于每个细胞，现代计算机对于达到这类研究所需的敏感度至关重要。“

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