在灵长类动物早期胚胎发育过程中，其妊娠第三、四周会经历发育里程碑，最终形成三个主要胚层——外胚层、中胚层和内胚层，并产生各种器官的雏形。在这一时期，发育失败和畸形可导致早孕流产或出生缺陷。食蟹猴作为进化生理特征及胚胎发育方面与人高度类似的非人灵长类，常作为研究人类早期胚胎发育的替代模型。因此，探究食蟹猴的早期胚胎发育阶段的调控机制，对人类胚胎发生的认识和理解早期发育障碍的潜在病因至关重要。
2023 年 5 月，昆明理工大学谭韬 / 陈永昌 / 季维智团队、中国人民解放军总医院刘兵团队及美国德克萨斯州西南医学中心吴军团队合作，在Cell（IF = 66.850）发表文章。该研究开发了一种嵌入式 3D 培养系统—— Enhanced MonkeyEx Utero Culture（EMEUC），实现了食蟹猴胚胎体外发育至 25 day post-fertilization（d.p.f.）的长时程培养。结合形态学、组织学和单细胞转录组测序分析，系统地解析了原肠运动及造血等早期组织器官发生的谱系特化轨迹和分子演进规律（安诺优达为本研究提供测序服务）。
研究内容
01 单细胞转录组揭示 EMEUC 胚胎特征
对 EMEUC 培养的食蟹猴胚胎（以下简称 EMEUC 胚胎）18 d.p.f. 至 25 d.p.f. 的进行单细胞转录组测序，在实测数据中，安诺优达有效的测序深度、优异的数据质量结合已知谱系的重要 Marker 基因表达发现了两种类群——造血细胞和早期肠细胞，并将主要的 25 种细胞类型初步注释。所有细胞可被分为五大类：内胚层、外胚层、滋养层、中胚层和混合细胞群。混合细胞群中表达祖细胞的 Marker，但不表达完全分化细胞类型的 Marker。总之，单细胞转录组测序图谱描绘了原肠胚形成和早期器官发生阶段的食蟹猴体内主要的细胞类型。
图 1. EMEUC 胚胎的单细胞转录组分析图谱
02 EMEUC 胚胎的外胚层谱系特化
接下来研究者重点关注了EMEUC 胚胎早期神经分化情况。首先，经免疫荧光染色进一步验证了不同时期 Marker 基因表达特征。再次对已有的单细胞测序数据进行深度的挖掘，在拟时间分析发现 EPI 分化为 NPPs，随后分化为 NCPLCs 和 PPLCs，与体内胚胎一致。再次，细胞通讯分析表明了神经谱系分化过程中，NODAL 和 WNT 信号通路被激活。最后，SCENIC 分析确定了 NPP、NCPLCs 和 PPLCs 中的转录因子（TF）调控和网络。经过对测序数据的多层次深入研究和探索，EMEUC 胚胎重现了早期神经外胚层发育情况，包括转录动力学和空间信号的相互作用。
图 2. EMEUC 胚胎的早期神经发育
03 EMEUC 胚胎的中、内胚层谱系特化
EMEUC 胚胎再现了体内胚胎中、内胚层谱系的表达特征。同样地，EMEUC 胚胎的造血谱系特化高度模拟了体内卵黄囊的两个波次造血发生，再现了胚胎早期的造血发生。血液中两个造血祖细胞（cluster14.1 HPC1 和 cluster14.3 HPC2）依次出现，并具有不同的转录组特征。通过和已有文献小鼠和人类的早期造血 scRNA-seq 数据集的整合分析，HPC1 类似于第一波次造血祖细胞。HPC2 与 HEC 共同出现，与第二波次造血祖细胞密切相关。EMEUC 胚胎的 HEC 比人多能干细胞的 HEC 更类似于体内胚胎 HEC。
图 3. EMEUC 胚胎的中胚层谱系和造血功能
04 EMEUC 胚胎内 PGCLC 细胞的发育和 X 染色体剂量补偿调控
原始生殖细胞样细胞（PGCLC）同样会在 EMEUC 胚胎发生迁移、分化和成熟。食蟹猴早期生殖细胞发育过程中存在代谢转换。通过比较各时期不同性别胚胎内外谱系中 X 染色体基因表达和 X:A 的剂量平衡，系统地揭示了食蟹猴早期胚胎发育中的 X 染色体剂量补偿调控过程。
研究结论
通过开发一种能够支持食蟹猴胚胎体外发育至早期器官发生的 3D 培养体系，研究成功将食蟹猴体外的胚胎发育延长到早期器官发生阶段（~25 d.p.f.）。
在本项研究中，研究者主要应用单细胞转录组测序技术对 EMEUC 食蟹猴胚胎进行了单细胞水平的基因表达图谱绘制，重点关注了早期器官发生的重要细胞组成和特异性的基因表达特征；结合生物信息学手段，深入理解了早期胚胎发育调控机制；从而系统研究了非人灵长类从原肠胚形成到早期器官发生过程中的谱系分化轨迹。安诺优达作为单细胞测序技术服务提供商，有幸为本研究提供相关测序服务，今后，安诺优达将利用丰富的单细胞产品服务（从传统单细胞测序到 10x Genomics 高通量单细胞测序，从单细胞转录组学至基因、表观、蛋白质的多组学平台，从常规转录组测序到空间转录组测序，涵盖三大组学，九大单细胞产品），为科研服务领域研究者的单细胞科研之路扫平障碍。
关于安诺优达
安诺优达基因科技成立于 2012 年，总部位于北京，在北京、义乌、上海设立医学检验实验室，是中国基因行业的平台型企业。安诺优达一直深耕人类医学健康和生命科学研究两大领域，建立了专业的检测与数据分析平台，积极推动基因科技的产业化应用，助力生命科学发展。
在科技服务领域，安诺优达通过多组学技术，和国内外高校院所和研发机构广泛开展科研合作，已在Nature、Science、Cell、Nature Genomics等期刊合作发表文章上百篇。目前在单细胞多组学、空间转录组学、转录调控、三代测序、复杂基因组组装、泛基因组组装、单基因病研究、肿瘤致病机制探究等研究领域，安诺优达已形成特色技术优势，为生命科学研究提供优质的整体解决方案。
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安诺优达提供技术支持的文章案例
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● 文章标题：Primate gastrulation and early organogenesis at single-cell resolution
● 发表时间：2022 年 12 月
● 期刊：Nature
● IF：69.504
● 研究结果：本研究揭示了灵长类动物原肠运动至早期器官发育阶段胚胎的细胞组分与分子特征、细胞谱系发生过程及分子调控机制。
安诺优达为本次研究提供了 10x 单细胞转录组测序服务。
● 文章标题：Genome-edited powdery mildew resistance in wheat without growth penalties
● 发表时间：2022 年 2 月
● 期刊：Nature
● IF：69.504
● 研究结果：该研究阐明了小麦新型 mlo 突变体兼具抗病性与高产的分子机制，并利用基因组编辑技术快速获得具有广谱抗白粉病且高产的小麦优异新品系。
安诺优达为本次研究提供了 ATAC-seq 和 4C-seq 测序、RNA-seq 建库测序服务。
● 文章标题：A sustainable mouse karyotype created by programmed chromosome fusion
● 发表时间：2022 年 8 月
● 期刊：Science
● IF：63.714
● 研究结果：该研究首次实现了哺乳动物完整染色体的重排，创造出自然界不存在的，具有全新核型的小鼠。
安诺优达有幸为该研究提供了 Hi-C 测序及分析服务。
● 文章标题：Cas9-mediated replacement of expanded CAG repeats in a pig model of Huntington’s disease
● 发表时间：2023 年 2 月
● 期刊：Nature biomedical engineering
● IF：29.234
● 研究结果：该研究利用腺病毒载体表达 CRISPR/Cas9 基因编辑的技术修复亨廷顿猪模型的突变基因，证明基因治疗能有效改善神经退行性疾病大动物模型的病理变化以及行为症状。
安诺优达为本次研究提供了 PCR 产物测序分析服务。
● 文章标题：Allele-aware chromosome-level genome assembly of Artemisia annua reveals the correlation between ADS expansion and artemisinin yield
● 发表时间：2022 年 8 月
● 期刊：Molecular Plant
● IF：21.949
● 研究结果：该研究从基因组水平上对半个世纪前困扰植物源青蒿素提取的黄花蒿种源问题予以阐释，为选育高品质黄花蒿品种奠定了重要基础。
安诺优达为本次研究提供了 Hi-C 建库测序服务。
● 文章标题：Dynamic Interplay between Structural Variations and 3D Genome Organization in Pancreatic Cancer
● 发表时间：2022 年 5 月
● 发表期刊：Advanced Science
● IF: 17.521
● 研究结果：文章揭示了 PDAC 细胞中 SV 的特征图谱和染色体空间结构的多尺度重塑，并进一步阐释了 SV 与染色质三维结构之间的复杂的相互作用及其对基因表达的影响。
安诺优达为本次研究提供了三代人重测序、Hi-C 测序分析服务。
● 文章标题：H3K4 methylation promotes expression of mitochondrial dynamics regulators to ensure oocyte quality in mice
● 发表时间：2023 年 2 月
● 发表期刊：Advanced Science
● IF：17.521
● 研究结果：研究通过构建 H3.3K4M 小鼠，揭示 H3K4 甲基化通过抑制卵母细胞 DNA 甲基化，促进线粒体动态调控因子的表达，维持线粒体等细胞器的活性，从而保证卵母细胞发育潜能。
安诺优达为本次研究提供了 WGBS 建库测序服务。
● 文章标题：Spatial single cell analysis of tumor microenvironment remodeling pattern in primary central nervous system lymphoma
● 发表时间：2023 年 4 月
● 发表期刊：LEUKEMIA
● IF：12.883
● 研究结果：本研究阐述了原发性中枢神经系统淋巴瘤的肿瘤微环境（TME）空间特征和重塑模式，为免疫治疗提供了参考，并为其他癌症的TME重塑机制提供了建议。
安诺优达为本次研究提供 10x 空间转录组建库测序服务。
内容审核：王丹琦
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