本站讯 近日，中国海洋大学海洋生物多样性与进化研究所苏颖和赵龙教授课题组与青岛华大基因研究院合作，在斑马鱼心脏再生研究领域取得重要进展，相关成果以“An Organ-wide Spatiotemporal Transcriptomic and Cellular Atlas of the Regenerating Zebrafish Heart（斑马鱼心脏再生全器官单细胞与时空转录组图谱）”为题，于4月19日在Nature Communications（《自然-通讯》）期刊上发表。
心血管疾病作为全球头号致死病因，其核心病理机制在于疾病损伤造成的心肌细胞严重缺失无法得到有效补充，从而导致心脏功能降低甚至病人死亡。与人或其他成年哺乳动物不同，斑马鱼具备非凡的心脏再生能力，可在损伤后通过伤口附近留存的心肌细胞发生去分化、增殖与再分化等细胞生物学事件来生成新的心肌细胞，以实现受损心脏的结构和功能的完全恢复。解析这一过程的细胞动态与分子调控网络，被视为破解心脏再生医学难题的关键突破口。
该项工作通过采用空间转录组Stereo-seq与单细胞转录组scRNA-seq技术，对斑马鱼心脏损伤前后8个关键时间点进行全器官动态解析，绘制了斑马鱼心脏再生单细胞与时空转录组图谱，系统地捕捉并描述了心肌、内皮、免疫与成纤维等多种关键类型的心脏细胞的时空互作网络；并结合分子、细胞实验对tpm4a基因在新生心肌细胞再分化事件中的动态表达和功能必要性进行了重点探究，揭示了其于心脏再生的重要性。
斑马鱼心脏再生过程的单细胞与时空转录组图谱构建
鉴于不同物种的心脏再生能力存在明显差异，该项研究还通过对比心脏可再生组（成体斑马鱼和出生后1天的小鼠）与心脏不可再生组（出生后8天的小鼠和人类）的心脏损伤响应特征，鉴定了ifrd1与atp6ap2等在不同物种中关联心脏可再生与不可再生的功能差异性的演化保守基因，为临床心血管疾病治疗研究提供了潜在的靶标。
最后研究团队还利用组学数据构建了斑马鱼心脏3D转录组图谱和4D再生动态模型，直观呈现心脏再生过程中细胞类型、基因表达的时空演变规律。该模型已通过交互式数据库Zebrafish_VRH（https://db.cngb.org/stomics/zebrafish_VRH/）向全球开放，为再生医学研究提供强大工具与资源支撑。
斑马鱼心脏再生的4D动态模型
中国海洋大学苏颖教授为该论文的末位通讯作者，中国海洋大学赵龙教授和青岛华大基因研究院范广益研究员、韩凯为共同通讯作者。中国海洋大学博士研究生芦美娜、张雪娇和张美灵以及青岛华大基因研究院厉磊、郭立东和刘群为论文共同第一作者。美国波士顿儿童医院/哈佛医学院的Caroline E. Burns和C. Geoffrey Burns教授也对论文做出了重要贡献。研究得到了崂山实验室科技创新项目、国家自然科学基金和广东省科技项目等基金的支持，同时也得到了国家基因库的支持。
通讯员：张川