01 文章信息
文章主题：斑马鱼再生心脏的全器官范围时空转录组与细胞图谱
发表期刊：Nature Communications
研究团队：中国海洋大学海洋生物多样性与进化研究所苏颖、赵龙课题组与青岛华大基因研究院范广益、韩凯团队
02 研究背景
心血管疾病（CVD）是全球范围内导致发病率和死亡率升高的首要原因，人类发生心肌梗死（MI）后，因成年心脏中的心肌细胞缺乏实现有效再生所需的增殖能力，梗死心肌会被无收缩功能的瘢痕组织替代，而瘢痕组织会破坏心脏结构与功能，增加心力衰竭风险，且心脏再生能力缺失是成年哺乳动物几乎共有的特征；与之相反，许多哺乳动物新生儿在出生后短时间内，心脏遭受机械或缺血性损伤后可成功再生，包括斑马鱼在内的许多鱼类、两栖类动物成体也具备显著心脏再生能力；尽管已有超过 20 个物种的心脏再生潜力被研究，但再生型心脏特有的及共有的潜在机制仍未完全明确，而构建能捕捉非再生型与再生型物种心脏损伤后三维空间和时间维度分子与细胞事件的高度全面图谱，将有助于阐明这些机制，可目前几乎所有物种（包括再生能力极强的斑马鱼）都缺乏此类图谱。
该文章通过整合空间转录组（Stereo-seq）与单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）技术，构建再生斑马鱼心脏高分辨率全器官时空转录组与细胞图谱，阐明核心细胞动态转变规律、关键调控因子及细胞间通讯网络，以解析脊椎动物心脏再生机制并为人类心血管疾病再生治疗提供靶点。
03 研究思路
04 研究结论
成年斑马鱼能通过复杂的分子和细胞活动协同作用，高效再生受损心脏。然而，这一在人类体内基本不存在的显著过程，其机制尚未被完全阐明。本研究整合空间转录组学（Stereo-seq 技术）与单细胞 RNA 测序（scRNA-seq），构建了覆盖八个阶段的斑马鱼再生心脏时空分辨率分子与细胞图谱；明确了负责生成再生心肌的心肌细胞状态级联反应，并探究了 tpm4a 基因在心肌细胞再分化过程中可能发挥的作用。此外，研究发现 ifrd1 和 atp6ap2 基因的激活是再生心脏特有的特征。最后，作者基于scRNA-seq文库和Stereo-seq切片，重构出包含569,896个细胞/位点的4D “虚拟再生心脏”。该研究构建的全面图谱为心血管和再生领域的科研人员提供了宝贵资源，助力持续深入研究脊椎动物心脏再生背后的分子和细胞机制。
05 结果展示
