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题名单细胞及空间组学技术:解析动物骨骼肌发育进程
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作者
熊明福
孔思远
张永生
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机构
石河子大学动物科技学院
基因组多维解析技术全国重点实验室
畜禽生物育种全国重点实验室
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出处
《中国生物化学与分子生物学报》
北大核心
2025年第11期1566-1578,共13页
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基金
兵团科技计划项目(No.KC2024CC007)
石河子大学创新合作专项(No.QS2025008)
+3 种基金
中国博士后科学基金博士后创新人才支持计划(No.BX2021367)
中国博士后科学基金面上项目(No.2021M703543)
国家自然科学基金青年科学基金项目(No.32202653)
畜禽生物育种全国重点实验室开放课题(No.2024SKLAB6-112)资助。
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文摘
骨骼肌作为机体重要组织(约占体重40%),由肌纤维、肌肉干细胞和内皮细胞等多种细胞类型构成,通过时序与空间特异性调控参与运动、能量代谢及内环境稳态等生理过程。其发育分为胚胎期和出生后两个关键阶段,异常发育可导致肌营养不良等疾病,并直接影响畜禽肉类的产量与品质。近年来,单细胞转录物组学(scRNA-seq)与空间组学的结合(单细胞空间组学技术),为解析骨骼肌发育的时空动态调控网络及细胞间相互作用提供了高分辨率研究工具。本文综述了骨骼肌发育的分子机制及其在畜牧育种中的应用价值,系统梳理了单细胞组学、空间组学及单细胞空间组学技术在骨骼肌发育中的研究进展、分析流程、数据资源及未来方向。其中,单细胞组学可通过拟时序分析和RNA速度分析等手段,揭示牛、猪、藏鸡等不同畜禽骨骼肌细胞异质性和肌纤维分化轨迹,鉴定MYF5、MYOD 1等关键转录因子及FGF7-FGFR 2等细胞通讯通路,同时解析品种间成肌细胞分化时机、细胞组成比例的分子差异;空间组学依托Visium、Seq-Scope等技术,实现小鼠、大西洋鲑鱼及肉鸡病理模型中基因表达的空间定位,明确神经肌肉接头区域特异性基因、炎症-纤维化级联反应的空间分布规律,弥补单细胞技术空间背景丢失的缺陷;单细胞空间组学技术虽直接应用案例有限,但已通过MERFISH技术解析面肩肱型肌营养不良症成肌细胞命运异常,且在技术选择上需结合研究目标、分子模态及分辨率需求,数据分析需通过DCA降噪、RCTD细胞类型映射等方法应对数据稀疏性等挑战。此外,本文还汇总了HCA、PanglaoDB等16个肌肉发育相关数据库,探讨了三类技术在成肌细胞命运定向调控、生长周期精准干预、微环境相互作用改良及多组学遗传育种模型开发等方面的潜在应用,为骨骼肌发育基础研究与畜牧产业实践提供更全面、细致的理论参考与技术支撑。
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关键词
骨骼肌发育
单细胞转录物组学
空间组学
细胞异质性
畜牧育种
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Keywords
skeletal muscle development
single-cell transcriptomics(scRNA-seq)
spatial omics
cellular heterogeneity
animal husbandry breeding
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分类号
Q445
[生物学—生理学]
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