シングルセル発現プロファイリングは、初期のマウス胚の心臓前駆細胞の動的状態を明らかにします

初期の脊椎動物胚では、心臓前駆細胞/前駆細胞（CPS）が心臓構造を生じさせます。彼らの生物学的性格をよりよく理解することは、心臓の発達を理解し、臨床分野にCPSを適用するために重要です。しかし、私たちの知識は不完全なままです。単一細胞発現プロファイリングを使用することで、心臓中胚葉からの分離後の初期段階で、胚CPSの遺伝子発現プロファイルの急速かつ動的な変化を明らかにしました。徐々に、初期の中胚葉遺伝子MESP1が終了し、NKX2-5+/TBX5+集団は、心臓遺伝子TBX5およびNKX2-5の発現が増加したため、TBX5LOW+集団を急速に置き換えました。初期の頭折り段階では、TBX5発現CPSが徐々に心筋細胞分化の兆候を持つユニークな分子シグネチャを徐々に示しました。系統の追跡により、この集団の発達的に異なる特徴が明らかになりました。彼らは、前駆者プールとして維持されるのではなく、最初の心場に対応する心筋細胞系統に向かってのみ進行性分化を受けました。さらに重要なことは、TBX5は転写ネットワークで重要な役割を果たしている可能性があり、肯定的なフィードバックループを介してFHFの明確な特性を調節して、CPSにおけるTBX5の堅牢な式をアクティブにします。これらのデータは、心臓発達の初期段階でのCPSの行動に関する知識を拡大し、その後、さらなる研究のためのプラットフォームを提供します。

In the early vertebrate embryo, cardiac progenitor/precursor cells (CPs) give rise to cardiac structures. Better understanding their biological character is critical to understand the heart development and to apply CPs for the clinical arena. However, our knowledge remains incomplete. With the use of single-cell expression profiling, we have now revealed rapid and dynamic changes in gene expression profiles of the embryonic CPs during the early phase after their segregation from the cardiac mesoderm. Progressively, the nascent mesodermal gene Mesp1 terminated, and Nkx2-5+/Tbx5+ population rapidly replaced the Tbx5low+ population as the expression of the cardiac genes Tbx5 and Nkx2-5 increased. At the Early Headfold stage, Tbx5-expressing CPs gradually showed a unique molecular signature with signs of cardiomyocyte differentiation. Lineage-tracing revealed a developmentally distinct characteristic of this population. They underwent progressive differentiation only towards the cardiomyocyte lineage corresponding to the first heart field rather than being maintained as a progenitor pool. More importantly, Tbx5 likely plays an important role in a transcriptional network to regulate the distinct character of the FHF via a positive feedback loop to activate the robust expression of Tbx5 in CPs. These data expands our knowledge on the behavior of CPs during the early phase of cardiac development, subsequently providing a platform for further study.