美國西雅圖合成生物學中心牽頭的研究團隊用“DNA打字機”技術，重建了小鼠胚胎從單個受精卵到約128萬個細胞的時間校准譜系樹，規模約為13.5天齡小鼠胚胎總細胞數的10%，是目前哺乳動物最大的一張細胞譜系樹。這項工作把細胞分裂的順序逐層記錄下來，可為先天缺陷、癌症等研究提供正常發育參照。相關成果8日發表在《科學》雜志上。

“DNA打字機”可看成是一支會自動寫日志的筆。細胞每分裂一次，它就在DNA裡留下一段印記﹔母細胞的印記會跟著遺傳給兩個子細胞，一次次寫下來，就形成了按時間排列的記錄。研究團隊把這些印記讀出來，就能倒推出一個細胞是從哪個細胞分裂來的。

此次團隊把“DNA打字機”系統注入小鼠受精卵，讓胚胎繼續發育。等到胚胎長到13.5天，相當於小鼠妊娠期走完大約三分之二時，他們測定了158萬個細胞核裡的遺傳印記，並據此拼出一棵超過128萬個細胞的譜系樹。由於同一個胚胎裡天然就有兩套獨立重復的記錄，每個結論都能被核對兩遍，可靠性更高。

這份“家譜”還揭示了一些有趣的細節。受精卵第一次分裂出的兩個細胞，對整個胚胎的細胞數量貢獻並不平均，一個約佔57%，另一個約佔42%。但這兩支細胞最終分化出來的細胞類型比例卻基本一致。也就是說，發育早期多生幾個細胞或少生幾個細胞，並不會打亂身體的總規劃。

這項研究可以給科學家提供一種對照圖。先天缺陷、發育障礙、腫瘤擴散等病症幾乎都是正常發育路徑在某處出現偏差，有了對照圖，就可以拿異常樣本去比對。而同樣的技術還能用來追蹤癌細胞的來源和擴散，評估干細胞治療的效果，或者觀察衰老對不同器官細胞的影響。以前這類問題要靠很多零散實驗慢慢拼，現在一次實驗就能記錄下這麼密集的譜系信息，研究速度和尺度都大大提升。

西雅圖合成生物學中心由艾倫研究所、華盛頓大學醫學院和生物中心組成。團隊表示，所有細胞類型都來自發育過程，這張圖譜未來可能幫助理解數千種遺傳病。目前，譜系數據和交互式瀏覽器NextCell已公開，科研人員都可自己動手查看這份來自小鼠胚胎的細胞“家譜”。（記者張夢然）

【總編輯圈點】

這項研究成果相當於給受精卵發育拍下一部“成長紀錄片”。以往，科學家想弄明白一個受精卵如何一步步發育成上百萬個細胞，只能依靠一個個分散的實驗結果去“拼圖”﹔如今，借助“DNA打字機”技術，上百萬個細胞的成長足跡被串聯成一棵清晰可溯的“家譜樹”。這棵“家譜樹”的重要價值在於，它讓細胞發育的復雜過程變得有據可查、有路可循。如此一來，科學家在研究先天疾病或癌症時，就像手裡多了一張詳細路線圖，可以更高效地定位問題的源頭，從而為尋找病因和制定治療方案提供重要線索。