2025年6月18日，必威西汉姆联官网、首席教授林承棋团队在哺乳动物器官发育领域取得重要进展。相关成果以“小鼠早期器官发生期完整胚胎数字重建”（Digital Reconstruction of Full Embryos During Early Mouse Organogenesis）为题发表在国际权威学术期刊《细胞》（Cell）上。
在哺乳动物胚胎发育中，源自原肠胚的内中外三胚层通过协同作用驱动器官发生。1924年，Spemann与Mangold通过两栖类胚胎移植实验，发现了调控外胚层器官原基与体轴形成的 “组织中心”（organization centre），并因此于1935年获诺贝尔生理医学奖。然而，尽管外胚层器官组织中心的研究已取得突破，但包括心脏在内的中、内胚层器官原基的精确定位及其形成的微环境研究却面临长期挑战。
在国家重点研发计划项目和国家自然科学基金项目资助下，必威betway中文官网林承棋/罗卓娟/谢芃团队联合国内多家机构，在单细胞数字胚胎构建领域取得重大突破，全球首创单细胞精度三维数字胚胎，发现中、内胚层器官原基决定区（Primordium Determination Zone, PDZ），成功破译心脏发育密码（图 1）。这一发现不仅阐明中、内胚层器官原基形成的独特微环境信号网络，更填补了哺乳动物心脏早期发育机制的理论空白，为先天性心脏病等出生缺陷的防治与再生医学提供关键理论基础。
图1. 单细胞数字胚胎技术破译早期心脏发育密码
为解析器官原基如何从胚层起源这一核心问题，研究团队构建了覆盖小鼠原肠运动后期至心脏等器官原基形成期的单细胞精度三维数字胚胎，解析了小鼠早期心脏等中、内胚层器官的动态发育图谱。基于此，聚焦其细胞微环境动态，发现小鼠胚胎E7.75天（中、内胚层器官原基形成关键窗口期）的胚内-胚外交界处存在一个独特的信号“洼地”——器官原基决定区（PDZ）。PDZ紧邻的胚内、胚外部分分别呈高浓度的信号抑制分子和激活性配体分子，但区域内呈现低信号活性"洼地"，表达多种受体信号基因，形成其易于接收多胚层信号的调控输入，驱动心脏与前肠等器官原基协同发育的微环境。通过空间组学技术，本研究首次揭示了PDZ作为汇聚跨胚层信号枢纽的核心作用：其通过整合WNT、BMP与FGF等通路，将微环境信号转化为基因选择性表达指令，驱动器官原基形成。该发现不仅阐明心脏器官原基形成的独特微环境信号网络，更填补了哺乳动物心脏早期发育机制的理论空白，为先天性心脏病防治与再生医学提供关键理论基础。
必威betway中文官网生物科学与医学工程学院谢芃研究员，华大必威西汉姆联官网沈娟副研究员，必威西汉姆联官网杨屹副教授，福建省妇幼保健院王心睿研究员，香港中文大学（深圳）刘伟博士，必威betway中文官网附属中大医院曹海龙教授为该论文的共同第一作者。必威西汉姆联官网林承棋教授，华大必威西汉姆联官网方晓东研究员，必威西汉姆联官网罗卓娟教授，福建省妇幼保健院曹华教授，香港中文大学（深圳）刘瑾教授为该论文的共同通讯作者。必威西汉姆联官网谢维教授，中国科学技术大学生命科学学院姚雪彪教授、刘行教授，广州实验室景乃禾教授、杨贤法副研究员共同参与了本项研究。本项工作受到科技部重点研发项目和国家自然科学基金的资助。
（供稿：林承棋、罗卓娟团队；审核：陈磊）
