2022年10月13日晚，Nature Genetics在线刊登了威尼斯电子游戏大厅郭国骥教授和威尼斯电子游戏大厅基础医学院韩晓平教授团队的学术论文“Deep learning of cross-species single cell landscapes identifies conserved regulatory programs underlying cell types”。该研究利用自主构建的高通量单细胞测序平台Microwell-seq绘制了斑马鱼、果蝇和蚯蚓的全身单细胞转录组图谱，并探究了八种代表性后生动物细胞类型的跨物种可比性，揭示了脊椎动物细胞类型保守的调控程序。此外，该研究提出了深度学习模型Nvwa（女娲），首次实现了完全基于基因组序列预测单细胞分辨率下的基因表达。该研究基于Nvwa模型学习衍生的谱系特异性基序，表征了跨物种细胞类型特异性的调节程序。

       预测基因表达和解析基因调控机制一直是基因组学的重要目标。在单细胞分辨率下进行生物体规模的表达预测对研究人员而言仍具有挑战性。如今单细胞图谱可以统一的标准呈现物种细胞的表型，因此有机会使用跨物种的单细胞数据来探索进化过程中不同细胞类型的表达和调控程序。研究团队假设可以直接从基因组序列预测生物体规模的单细胞基因表达，并试图在具有巨大细胞类型多样性的后生动物中检验这一假设。

      该研究中，研究人员首先使用其团队自主研发的高通量单细胞测序平台Microwell-seq绘制了斑马鱼、果蝇和蚯蚓的全身单细胞转录组图。其中，斑马鱼图谱收集了635,228个单细胞数据，果蝇图谱涵盖了276,706个单细胞数据，蚯蚓图谱包含了95,020个单细胞数据。该研究利用这三种模式动物的单细胞图谱，并结合其他五种代表性动物的单细胞图谱（人类、小鼠、海鞘、线虫和涡虫），挖掘了跨物种细胞谱系特异性的转录因子，探究了八种代表性后生动物细胞类型的跨物种可比性，揭示了脊椎动物细胞类型，特别是免疫细胞、基质细胞、神经元、上皮细胞、内皮细胞和生殖细胞的保守调节程序。

       研究团队表示，斑马鱼、果蝇和蚯蚓作为后生动物重要的进化节点，全身单细胞转录组图谱的绘制将有助于解析物种进化进程中细胞命运的决定机制。