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神经中胚层祖细胞（NMPs）驱动脊椎动物后部轴向延伸，但人类 NMP 衍生细胞的谱系层级仍未得到充分界定。本研究将基于 CRISPR/Cas9 的单细胞谱系追踪系统与配对多组学分析相结合——包括单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）和单细胞 ATAC 测序（scATAC-seq）——对人多能干细胞衍生的神经中胚层类器官（NMOs）进行分析，从而重建分化 50 天内的高分辨率谱系关系。我们的数据分析显示，中间中胚层（IM）和旁轴中胚层（PM）源自 NMP 下游共同的前体节中胚层（PSM）祖细胞，而侧板中胚层（LPM）则较早地从已定向的中胚层祖细胞中分离。值得注意的是，敲除 TBX6 会同时扰乱 IM 和体节的发育，表明 TBX6 是这两条谱系的上游调控因子。在机制层面，TBX6 缺失使 PSM 停滞于祖细胞阶段，并阻断 IM 成熟所必需的发育程序的激活。我们还描绘了 NMP 向神经嵴分化的路径，并鉴定出可预测神经嵴命运的分支前分子特征。本研究绘制了具有克隆分辨率的人类 NMP 分化谱系图，增进了我们对人类后部躯干发育以及 TBX6 相关先天性疾病病因的理解；此类疾病同时累及脊柱和肾脏。
神经中胚层祖细胞（NMP）驱动脊椎动物后部轴向延伸，但人类NMP衍生细胞的谱系层级仍未得到充分界定。在本研究中，我们将基于CRISPR/Cas9的单细胞谱系追踪系统与配对多组学分析（包括scRNA-seq和scATAC-seq）相结合，对人多能干细胞来源的神经中胚层类器官（NMO）进行分析，从而重建覆盖50天分化过程的高分辨率谱系关系。数据分析表明，中间中胚层（IM）和旁轴中胚层（PM）均源自NMP下游的共同体节前中胚层（PSM）祖细胞，而侧板中胚层（LPM）则较早从已定向的中胚层祖细胞中分离出来。值得注意的是，敲除TBX6会同时扰乱IM和体节的发育，表明TBX6是这两条谱系的上游调控因子。在机制层面，TBX6缺失使PSM停滞于祖细胞阶段，并阻断了IM成熟所需发育程序的激活。我们还阐明了NMP向神经嵴分化的路径，并鉴定出能够预测神经嵴命运的分岔前分子特征。本研究绘制了具备克隆分辨率的人类NMP分化谱系图谱，推进了我们对人类躯干后部发育以及同时累及脊柱和肾脏的TBX6相关先天性疾病病因学的认识。
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关键词：神经中胚层祖细胞 · 单细胞谱系追踪 · 人类神经中胚层类器官 · TBX6 · 中胚层命运分化
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.29.741448v1?rss=1