中国学者发布了第一个“驴全身组织单细胞图”

近日，青岛农业大学动物科技学院在国际权威期刊《尖端科学》上发表了研究成果。该研究首次基于单细胞组学技术构建了德州驴全身组织单细胞转录组图。通过对跨物种、跨组织的比较分析，深入分析了驴皮的独特转录模式及其代谢特征。这是近十年来驴相关研究领域的又一标志性成果。

驴作为一种重要的牲畜资源，其皮肤、肉类和乳制品在药品和食品领域具有重要价值。目前，世界上有178个驴品种。由于近亲繁殖和外来血统的无序引入，约25%的驴品种正面临灭绝的威胁，2011年国内驴品种数量也从485万头急剧下降到2023年的146万头。这一趋势对驴品质资源的保护构成了严重挑战。

为了促进驴种质资源的保护和创新利用，学校马属动物研究团队利用单细胞组学技术，系统地构建了德州驴20种组织的单细胞转录地图。该地图涵盖了275050个高质量细胞，注释了84种细胞类型，包括浦肯野细胞和肠内分泌细胞。

基于WGCNA，该团队揭示了驴各器官系统的功能基因控制网络，并确定GATA6和OLIG2分别作为维持消化系统和神经系统功能的关键转录因子。该团队还系统地推断了细胞类型和组织特异性转录因子控制网络，并揭示了多个组织特异性转录因子模块。

该研究不仅扩大了单细胞组学技术在非模式生物学中的应用范围，而且为驴的优异性质提供了潜在的分子靶点，全面促进了驴种质资源保护和精密育种研究从群体水平向单细胞水平的飞跃。

基于跨物种和跨组织的比较分析，研究小组揭示了驴皮脂细胞在能量和脂质代谢中的独特基因表达模式，确定了驴皮脂细胞的特异性标记基因，进一步澄清驴皮脂细胞主要通过丁酸代谢产生乙酰辅酶A，然后推动脂肪酸的合成。

结合驴、马、牛、猪皮的代谢组学数据，研究揭示了驴皮中驴皮的代谢组学数据γ-谷氨酰半胱氨酸、花生四烯酸等高含量代谢物的积累特征表明，它们与驴皮的药用价值有潜在的关系。此外，通过整合驴皮单细胞转录组和代谢组数据，研究发现CD44在控制皮脂细胞塑造驴皮独特代谢模式方面发挥着关键作用。本发现从细胞分子层面分析了驴皮独特药用价值的生物学本质，为阿胶原料及其产品的准确识别提供了可靠的分子目标。

据悉，这些突破将有助于我国阿胶产业突破资源瓶颈。未来，我们可以进一步探索驴皮活性成分的大规模合成，从而缓解驴皮资源与阿胶原料需求的矛盾。

据了解，该研究系统分析了驴的分子特征，填补了驴皮代谢机制研究领域的关键空白，为驴种质资源的保护和创新利用提供了重要的数据支持和理论依据。

此外，团队还建立了驴单细胞转录图在线数据库(https://egrb.qau.edu.cn/)有望进一步促进驴相关研究的快速发展，帮助我国乃至世界在驴种质资源保护利用方面取得更大突破。

该项目由农业农村部畜禽种质资源鉴定项目、山东泰山学者项目、山东驴产业技术体系等项目资助。