近日，中國科學院北京基因組研究所(國家生物信息中心)楊運桂研究組、蔡軍研究組和中國科學院數學與系統科學研究院張世華研究組合作在Nature Communications 雜志上發表了題為“Spatiotemporal transcriptomic atlas reveals the dynamic characteristics and key regulators of planarian regeneration”的研究論文，繪制了地中海渦蟲再生過程中的三維空間轉錄組圖譜和單細胞轉錄組圖譜，系統鑒定了多個再生關鍵調控因子。  

　　在該研究中，合作團隊首先繪制了具有強大再生能力地中海渦蟲六個不同再生時期的空間轉錄組和單細胞轉錄組圖譜，并構建了各類細胞類型和組織類型的空間三維分布模型。通過解析全能干細胞亞群的分化軌跡，鑒定到一類以osr2標記的新多能細胞亞群，并且觀察到在輻射處理下，敲低osr2的渦蟲出現延遲再生表型。與此同時，為了進一步發掘影響渦蟲再生的關鍵基因，利用構建的三維空間模型，系統地解析了具有空間及細胞特異性分布的基因表達模塊，確定了與傷口區域或極性（背腹側或前后軸）相關的多個特征模塊。除了已報道的再生必需基因，如runt-1和egr2等，進一步發現了多個具有相似空間表達分布的新空間特異基因，如smed29842和smed5347等。除此之外，還發現了多個在傷口部位富集表達的新肌肉DV標記基因，如atx1l和six6等。為了解析調控干細胞功能的關鍵基因，對與干細胞空間分布一致的基因模塊進行了深入研究，發現處在基因調控網絡關鍵節點的plk1缺失會導致渦蟲再生完全受阻，并導致再生過程中新生細胞及其衍生的祖細胞數量減少。此外，還發現渦蟲特有的nb0353和nb3006缺失同樣會導致渦蟲再生受阻，為研究渦蟲和哺乳動物再生能力差異的原因提供了參考。 

　　綜上所述，該工作繪制了渦蟲再生相關的細胞組分、基因表達、關鍵調控因子和信號通路的三維空間動態圖譜，建立了交互式網站STAPR,幫助用戶查詢和解析再生關鍵因子和數據。 

　　該研究得到了來自科技部、國家自然科學基金委和中國科學院等項目的資助。

地中海渦蟲三維空間與單細胞轉錄組圖譜

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