PITX2依存性心臓発達の細胞アトラス

PITX2遺伝子は、哺乳類の発達に必要なHomeobox転写因子をコードします。人間におけるPITX2発現の破壊は、先天性心疾患を引き起こし、心房細動に関連しています。ただし、心臓の個体発生中にPITX2によって決定される細胞および分子プロセスは不明のままです。マウス心臓の発達中のPITX2の役割を特徴付けるために、コントロールの2つの重要な発達の時点とPITX2ヌル胚の間で75,000を超える単一の心臓細胞転写材を配列決定しました。E10.5とE13.5の両方で、心臓細胞組成が変異体で劇的に変化したことがわかりました。興味深いことに、PITX2変異体では、前後2番目の心磁場前駆細胞の分化ダイナミクスが破壊されました。また、心房心細胞集団内の左右の非対称性の欠陥の証拠を明らかにしました。さらに、PITX2に関連する心臓流出管とバルブの発達の欠陥を詳述することができました。調査結果はPITX2機能に関する洞察を提供し、将来の研究の基礎として役立つ心臓発達の複雑さをさらに詳述するための遺伝子発現シグネチャの編集を提供します。心臓の形態形成、先天性心疾患、不整脈形成の。

The Pitx2 gene encodes a homeobox transcription factor that is required for mammalian development. Disruption of PITX2 expression in humans causes congenital heart diseases and is associated with atrial fibrillation; however, the cellular and molecular processes dictated by Pitx2 during cardiac ontogeny remain unclear. To characterize the role of Pitx2 during murine heart development we sequenced over 75,000 single cardiac cell transcriptomes between two key developmental timepoints in control and Pitx2 null embryos. We found that cardiac cell composition was dramatically altered in mutants at both E10.5 and E13.5. Interestingly, the differentiation dynamics of both anterior and posterior second heart field-derived progenitor cells were disrupted in Pitx2 mutants. We also uncovered evidence for defects in left-right asymmetry within atrial cardiomyocyte populations. Furthermore, we were able to detail defects in cardiac outflow tract and valve development associated with Pitx2 Our findings offer insight into Pitx2 function and provide a compilation of gene expression signatures for further detailing the complexities of heart development that will serve as the foundation for future studies of cardiac morphogenesis, congenital heart disease and arrhythmogenesis.