- 2 次围观
尽管流行病学研究早已发现叶酸可利用性与妊娠期神经管缺陷之间存在关联，但二者之间的作用机制仍不清楚，部分原因在于，在动态生物系统中测量并解读代谢活动依然极具挑战性。在本研究中，我们应用一种基于深度学习的图引导变分自编码器（MeRN；代谢表征网络），从小鼠胚胎发生过程的单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据中推断单细胞代谢活性与状态。通过分析胚胎发生E7.0至E9.0阶段的叶酸缺乏过程，我们鉴定出新生神经谱系中的一种瞬时状态，该状态对叶酸可利用性极为敏感，并导致关键生物能量代谢通路与嘌呤从头合成之间发生相互关联的紊乱。此外，代谢诱导的生长缺陷会沿背腹轴造成永久性的形态异常；我们通过利用基于先导编辑的谱系记录器（PEtracer）绘制全胚胎命运图谱，对此进行了验证。总体而言，本研究建立了一个具有高度可扩展性的框架，用于解析胚胎代谢的动态变化，并阐明环境相关先天性疾病的作用机制。
尽管流行病学方面的相关性由来已久，但叶酸可利用性与妊娠期神经管缺陷之间的联系机制仍不清楚，部分原因在于，对动态生物系统中的代谢活动进行测量和解读仍具有挑战性。在此，我们应用一种基于深度学习的图引导变分自编码器（MeRN；Metabolic Representation Network，代谢表征网络），从小鼠胚胎发生过程的单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据中推断单细胞代谢活动与状态。通过分析E7.0至E9.0阶段的叶酸缺乏性胚胎发生过程，我们在初生神经谱系中发现了一个对叶酸可利用性高度敏感的短暂状态，导致关键生物能量代谢通路与从头嘌呤生物合成之间发生相互关联的紊乱。此外，代谢诱导的生长缺陷会沿背腹轴造成永久性的形态学紊乱；我们通过利用基于先导编辑的谱系记录器（PEtracer）绘制全胚胎命运图谱，证实了这一点。总体而言，我们的研究建立了一个具有高度可扩展性的框架，用于解读胚胎代谢的动态变化，并阐明环境相关先天性疾病的潜在机制基础。
ZDS是Harbinger Health的学术联合创始人及科学顾问。WNC为默克制药提供咨询服务。JSW声明其在5 AM Venture、Amgen、nChroma Bio、DEM Biosciences、KSQ Therapeutics、Maze Therapeutics、Tenaya Therapeutics、Tessera Therapeutics、Thermo Fisher Scientific和Xaira Therapeutics中存在外部利益关系。
感谢您有兴趣传播bioRxiv的相关信息。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.18.752622v1?rss=1
🏷️ 叶酸缺乏 神经外胚层 胚胎发育 单细胞转录组 代谢重编程 嘌呤从头合成