Spatiotemporal single-cell RNA sequencing of developing chicken hearts identifies interplay between cellular differentiation and morphogenesis.
Spatiotemporal single-cell RNA sequencing of developing chicken hearts identifies interplay between cellular differentiation and morphogenesis.
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DOI：
10.1038/s41467-021-21892-z
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发表时间：
2021-03-19
影响因子：
16.6
通讯作者：
De Vlaminck I
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mantri M;Scuderi GJ;Abedini-Nassab R;Wang MFZ;McKellar D;Shi H;Grodner B;Butcher JT;De Vlaminck I
单细胞RNA测序是研究发育生物学的有力工具，但不能保存组织形态和细胞相互作用的空间信息。在这里，我们将单细胞和空间转录组学与数据整合算法相结合，研究了鸡心脏从早期到晚期四室心脏阶段的发育。我们创建了不同的细胞谱系在发展中的心脏，他们的空间组织，以及他们在发展过程中的相互作用的普查。心脏谱系分化转变的空间定位定义了心外膜谱系中上皮细胞和间充质细胞之间的转录差异。利用空间解析表达分析，我们确定了解剖学上受限的表达程序，包括与先天性心脏病有关的基因的表达。最后，我们发现在整个冠状血管发育过程中，胸腺素β -4这种小的分泌肽持续富集。总的来说，我们的研究确定了细胞分化和形态发生之间复杂的相互作用。利用鸡心脏的单细胞和空间转录组学，作者对四室心脏早期到晚期的细胞相互作用进行了普查，确定了具有迁移表型的独特心外膜-间充质细胞群。
Single-cell RNA sequencing is a powerful tool to study developmental biology but does not preserve spatial information about tissue morphology and cellular interactions. Here, we combine single-cell and spatial transcriptomics with algorithms for data integration to study the development of the chicken heart from the early to late four-chambered heart stage. We create a census of the diverse cellular lineages in developing hearts, their spatial organization, and their interactions during development. Spatial mapping of differentiation transitions in cardiac lineages defines transcriptional differences between epithelial and mesenchymal cells within the epicardial lineage. Using spatially resolved expression analysis, we identify anatomically restricted expression programs, including expression of genes implicated in congenital heart disease. Last, we discover a persistent enrichment of the small, secreted peptide, thymosin beta-4, throughout coronary vascular development. Overall, our study identifies an intricate interplay between cellular differentiation and morphogenesis. Using single-cell and spatial transcriptomics in chicken hearts, here, the authors generate a census of cellular interactions from early to late four-chambered heart stage, identifying a distinct epicardial-mesenchymal cell population with a migratory phenotype.
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