基于单细胞RNA深度测序解析自噬在胚胎造血干细胞发生中的功能及机制

Because of embryonic hematopoietic stem cells (HSCs) rareness, transience and difficulty to achieve efficient isolation from other progenitor cells, the mechanism of autophagy during embryonic HSC formation remains elusive. Hence, according to 5 population cells during embryonic HSC formation, this project firstly intends to establish embryonic HSC and autophagy-related data resource and analysis platform at single-cell level, providing a critical insight into the mechanistic understanding of the physiological connections between autophagy and embryonic HSC formation. Then, it will systematically represent dynamic expression patterns of autophagy-related genes (protein-coding and long non-coding genes), and identify critical autophagy-related genes during embryonic HSC formation. Further, at molecular, cell and animal level, it will reveal the underlying regulation mechanism of these genes during embryonic HSC formation. It is not only of great significance to decipher the molecular mechanisms of mammalian embryonic HSC’s formation, specialization and maintenance in vivo, but also provide new orientation and theoretical basis for regeneration of HSCs in vitro.

胚胎发育早期造血干细胞数量非常稀少、存在时间相对短暂并且较难有效的和其他祖细胞分离，导致人们对自噬在胚胎造血干细胞发生过程中的作用知之甚少。为此，在前期筛选的胚胎造血干细胞发生过程中具有代表性的5类单细胞群体基础之上，本项目拟系统地构建基于单细胞水平胚胎造血干细胞和自噬相关数据资源与分析平台，进而分析自噬与胚胎造血干细胞发生过程的关联，系统地揭示自噬相关基因（蛋白编码基因和长非编码RNA）在胚胎造血干细胞发生过程中的动态变化规律，识别胚胎造血干细胞发生过程中关键自噬相关基因。从分子、细胞、动物等水平，揭示关键自噬相关基因调控胚胎造血干细胞发生的分子机制，不仅对阐明哺乳动物胚胎造血干细胞的体内发生和特化、形成和维持的分子机制有着重要意义，同时也为造血干细胞的体外再生等研究提供新的研究线索、思路和理论依据。

本项目构建与完善系列RNA相关互作数据、ncRNA与疾病相关关系、蛋白质编码与非编码双功能RNA、在细胞间通讯中发挥作用的配体-受体互作对等数据资源与分析平台，较全面地覆盖单细胞水平胚胎造血干细胞和自噬相关数据资源，开发项目相关文本挖掘与预测算法工具，为分析自噬相关基因与胚胎造血干细胞发生过程的关联提供数据基础和技术支持。本项目通过分析胚胎造血干细胞发生的5个阶段的RNA-seq数据中自噬相关基因的表达情况并通过算法验证，发现在内皮细胞（EC）向I型造血干细胞前体（T1 pre-HSC）特化的过程中，出现很清晰的自噬相关基因表达整体上调、然后逐渐开始下降的过程。结果提示部分自噬相关基因在胚胎造血干细胞发生的过程中发挥重要作用，从而有效梳理了在胚胎造血干细胞发生过程中的关键自噬相关基因及其动态表达模式。.本项目已发表SCI文章13篇，累计影响因子超过180，上述研究结果将为深入理解自噬调控胚胎造血干细胞分阶段形成的复杂分子机制奠定基础。