3D-4i技术揭示斑马鱼早期胚胎多细胞自组织中细胞周期去同步化与转录调控的时空动态

《Nature Communications》：Multiplexed embryo profiling links cellular state to zygotic genome activation in single cells

　　

摘要

多细胞自组织依赖于跨多个长度尺度的相互作用，然而在全胚标本中以高空间分辨率绘制蛋白质状态仍具挑战性。在此，我们引入了高通量三维整体迭代免疫荧光成像（3D-4i）技术和专用的计算机视觉流程，用于在数百个样本中量化从亚细胞到全胚胎尺度的形态和分子特征。将该流程应用于经历中期卵裂转化的早期斑马鱼胚胎，我们确定了整个胚胎中每个细胞的细胞周期阶段，并揭示了全局超同步有丝分裂波如何过渡到细胞周期去同步化的时空动态。通过统计分析，我们发现细胞周期阶段是分裂周期内转录变异的主要来源，结合对关键转录因子和染色质修饰状态的分析（这些包含在我们的多重数据集中），能够准确预测单个细胞在合子基因组激活期间的转录输出。综上所述，这些发现确立了3D-4i作为一种强大的方法，用于量化多细胞自组织背后的多模态、多尺度生物过程。