発生生物学：ヒト胚骨格発生のマルチオミクスアトラス
Nature 635, 8039 doi: 10.1038/s41586-024-08189-z
ヒト胚での骨や関節の形成は、新生骨格における前駆細胞の協調的な分化によって決定される。これらの細胞の細胞系譜拘束の根底にある細胞状態、エピジェネティック過程、主要な調節因子は、明らかになっていない。今回我々は、受胎後5～11週のヒト胚の関節と頭蓋の発生について、約33万6000の核の液滴についての転写とエピジェネティクスを対にしたプロファイリング、および空間トランスクリプトミクスを適用して、マルチオミクスアトラスを構築した。我々は、転写データとエピジェネティックデータを組み合わせてモデル化することで、胚の骨格全体において肢と頭蓋の領域によって異なる骨前駆細胞軌跡の特徴付けを行い、膜内骨化や軟骨内骨化を支配する調節ネットワークを明らかにした。新しいツールであるISS-Patcherを用いた、我々のin situ塩基配列解読データによる細胞クラスターの空間的局在化により、骨や関節が形成される際の前駆細胞の空間的分離（zonation）機構が明らかになった。軌跡解析からは、シュワン細胞がヒト軟骨細胞の非カノニカルな細胞起源であるという可能性が予測された。我々はまた、細胞タイプ特異的な調節ネットワークを、変形性関節症などの多遺伝子形質に結び付けるツールであるSNP2Cellも報告する。我々は、今回特徴付けられた骨細胞系譜の軌跡を用いて、単一遺伝子性頭蓋骨癒合症を引き起こし潜在的な細胞状態や疾患機構に関係する遺伝子群のin silico摂動をシミュレーションした。この研究は、骨と軟骨の成熟についての詳細で動的な調節アトラスを作り上げており、ヒトの骨格発生における細胞運命決定に関する我々の基本的な理解を深めている。
