每年，成千上萬(wàn)的準父母在得知他們的孩子出生時(shí)就有先天缺陷時(shí)，他們共同的9個(gè)月的夢(mèng)想和期待變成了絕望和恐懼；全球每20個(gè)出生的孩子中就有一個(gè)會(huì )受到這種毀滅性事件的影響。我們的器官、四肢和面部的形成是數百萬(wàn)個(gè)細胞精心編排的運動(dòng)和行為的結果，就像舞蹈團中的舞者一樣。即便有一些細胞不能到達正確的位置，不能發(fā)揮它們正常的功能，最終的結果就是先天缺陷。然而，每個(gè)細胞如何知道在正確的時(shí)間和地點(diǎn)做什么，這在很大程度上一直是個(gè)謎。
器官發(fā)生涉及多種細胞類(lèi)型整合在一起；細胞類(lèi)型特異性的基因網(wǎng)絡(luò )失調導致出生缺陷，所導致的出生缺陷影響5％的活嬰。先天性心臟缺陷是最常見(jiàn)的出生缺陷，并且是由不同的心臟祖細胞亞群受到破壞引起的，但是導致器官水平缺陷的個(gè)體祖細胞的轉錄變化仍然是未知的。
在一項新的研究中，來(lái)自美國格拉斯通心血管疾病研究所和加州大學(xué)舊金山分校等研究機構的研究人員利用單細胞RNA測序研究了早期的心臟祖細胞，這是因為在正常和異常的心臟發(fā)生過(guò)程中它們會(huì )發(fā)生特化，這就可揭示特定的細胞群體的失調如何導致災難性后果。相關(guān)研究結果于2019年7月24日在線(xiàn)發(fā)表在Nature期刊上，論文標題為“Single-cell analysis of cardiogenesis reveals basis for organ-level developmental defects”。
一種基于網(wǎng)絡(luò )的計算方法用于單細胞RNA測序分析，可預測譜系特化的轉錄因子。盡管在缺乏Hand2的小鼠中右心室無(wú)法形成，但是這種方法鑒定出Hand2是流出道細胞（outflow tract cell）而不是右心室細胞的一種特化因子。
對缺乏Hand2的胚胎進(jìn)行時(shí)間單細胞轉錄組分析揭示流出道心肌特化失敗，然而，右心室心肌發(fā)生特化，但是不能正確地分化和遷移。Hand2的喪失還導致視黃酸信號轉導失調和心臟祖細胞的前-后模式破壞。
這項研究揭示出指導個(gè)體心臟祖細胞的命運和分化的轉錄決定因子，并闡明了單細胞分辨率下心臟發(fā)育受到破壞的機制，這就為研究先天性心臟缺陷提供了一種框架。
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