人类胚胎发育始于受精卵，随后通过着床前、胚胎和胎儿阶段进行分裂和分化。原肠胚形成后，胚胎以时空协调的复杂方式进行早期器官发生。许多儿童和成人疾病起源于胚胎阶段，特别是出生缺陷和神经发育障碍。

最易受致畸影响的时期是从Carnegie stage 12到CS23，此时胚胎经历细胞多样性的巨大扩展和细胞分化以进行器官形态发生。因此，理解调控胚胎发生和器官发生的基因的时空表达对于揭示先天畸形和其他病理状况的病因学至关重要。

几个研究小组试图建立早期人类胚胎发生过程中的基因表达图谱。例如，Cao等人使用单细胞RNA测序解析了孕后72至129天收集的胎儿15个器官中的细胞异质性。空间转录组学的出现进一步实现了组织结构分辨率的基因表达谱分析，并在原肠胚形成和胎儿器官中得到了应用。

尽管这些研究为胎儿器官发生过程中的细胞异质性和组织结构提供了重要见解，但当前的空间转录组数据缺乏对关键原肠胚形成后阶段的全胚胎覆盖，阻碍了对器官发生过程中细胞间调控网络和全胚胎转录协调的全面理解。

人类器官发生的时空转录图谱（图源自Nature）

该研究利用Stereo-seq技术，生成了13个完整人类胚胎（从Carnegie stage 12到23）的77个矢状切面的空间转录组图谱，并结合单核RNA测序，以阐明特定细胞背景下的基因表达模式，揭示了驱动器官特异性分化的细胞异质性。

该研究建立了50个器官和198个子结构发育的调控图谱，并鉴定出潜在的组织身份调节因子。值得注意的是，它揭示了先前未表征的基因在心脏和大脑发育中的功能。

该图谱不仅证实和完善了目前对人类器官发育的理解，还突显了易受遗传疾病影响的关键器官。此外，还表征了不同发育阶段特定器官内的等位基因表达。这项工作呈现了每个空间定义的细胞群的全基因组基因表达谱的全面汇编，可视为胚胎转录组景观的空间展示。这些结果提供了迄今为止对人类器官发生的时空转录组动力学的最详尽描述。

参考消息：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10545-0#Abs1