近日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院彭廣敦研究團隊開發出新型單細胞譜系示蹤技術（DuTracer）。這一技術通過巧妙結合CRISPR-Cas9和Cas12a兩種基因編輯工具，提升了細胞譜系追蹤的精度和深度，為解析胚胎發育、器官再生和疾病機制提供了新工具。相關研究成果發表在《細胞報告》（Cell Reports）上。
生物學中，細胞譜系示蹤類似于繪制細胞家族樹，來追溯細胞從起源到分化的完整歷程。傳統方法因技術限制致使信息記錄不全，而基于CRISPR的基因編輯技術提高了分辨率，卻存在靶點間大片段刪除難題，如同在記錄家族歷史時丟失關鍵代際信息。 ?
DuTracer的創新之處在于同時利用Cas9和Cas12a兩種核酸酶，并通過控制它們的激活時間，避免多靶點同時編輯引發的干擾。實驗顯示，該技術在小鼠胚胎干細胞和類器官模型中降低了90%以上的有害刪除事件，且記錄的細胞分裂層級更深，能夠更精準地還原細胞分化路徑。
該研究在HEK293T細胞和小鼠胚胎類器官中驗證了DuTracer的性能。結果顯示，該技術能夠清晰區分心臟細胞的不同起源如第一心域和第二心域，并可以揭示神經中胚層前體細胞的分化偏好性。
DuTracer為單細胞水平的譜系追蹤設立了新標準。同時，這一技術適用于胚胎發育研究，并有望用于解析癌癥轉移、器官再生等復雜過程。
研究工作得到國家重點研發計劃和國家自然科學基金等的支持。
DuTracer設計及其在類器官中的應用示意圖