近日，华中农业大学水产学院高泽霞教授研究团队联合中国科学院南海海洋研究所林强研究员团队的研究成果“Single-cell transcriptomes and runx2b−/− mutants reveal the genetic signatures of intermuscular bone formation in zebrafish（单细胞转录组和runx2b−/− 突变体揭示斑马鱼肌间刺形成的遗传特征）在杂志National Science Review（IF：23.178）上发表。平生公司的离活一体Micro CT（型号：NEMO）在论文中提供了重要的斑马鱼图像和定量分析。

该研究水产学院博士后聂春红、副教授万世明、博士生陈宇龙为论文共同第一作者， 水产学院高泽霞教授和中国科学院南海海洋研究所林强研究员为论文共同通讯作者， 水产学院王卫民教授参与指导了本研究。

文献摘要：

肌间刺（IBs）是存在于肌膈间的矿化的硬骨小骨，仅存在低等真骨鱼类中。肌间刺一般较小且尖锐，限制了鱼的加工方式，如果卡在消费者的喉咙或口腔中，会造成伤害或创伤，从而影响鱼对许多消费者的吸引力。硬骨鱼类中肌间刺的发生发育还没有充分了解以及肌间刺形成分子基础仍有待进一步研究。因此，该研究首先利用单细胞转录组测序技术（scRNA-seq）定义了野生型斑马鱼肌间刺所在区域的18个细胞类群，筛选到了肌间刺形成显著相关的肌腱祖细胞、肌腱分化细胞、成熟肌腱细胞和成骨细胞类群。细胞拟时序分析结果推测肌间刺是由肌腱祖细胞经肌腱分化细胞，再分化为成骨细胞而形成的。根据基因在细胞轨迹上的表达模式，筛选到10个与肌间刺形成密切相关的功能基因，并在斑马鱼上运用CRISPR-Cas9基因编辑技术分别构建了基因突变品系。最终发现runx2b突变斑马鱼肌间刺完全缺失，且其个体生长、其它骨骼单元形成、肌肉脂肪酸和氨基酸含量等性状均未受到显著影响。scRNA-seq分析同时揭示了runx2b突变体斑马鱼的肌间刺发生区成骨细胞数量的显著减少，在个体和细胞水平明确了TGF-β/BMP signaling pathway在肌间刺形成过程中的重要调控作用。本研究为runx2b调节肌间刺形成的关键作用提供了证据。遗传育种可以针对runx2b调节并创制没有肌间刺的商业鱼类品种，这可以提高许多养殖鱼类品种的安全消费和经济价值。

实验方法：

用MS-222对4个月大的runx2b-/-和runx2b+/+斑马鱼实施安乐死，并在4% PFA溶液中固定24小时。共7条鱼样本(4条runx2b+/+， 3条runx2b-/-)使用微计算机断层扫描(μCT) (NEMO®Micro CT, 平生医疗科技有限公司)，体素大小为6μm(使用90kv 电压，0.06 mA电流)。图像重建使用Avatar软件。利于半自动阈值选取脂肪（-200＜CT值≤-80）和肌肉（-80＜CT值≤280）。利用FDK算法，通过三维重建软件量化脂肪和肌肉的体积。利用标准骨密度模型校准后测量斑马鱼骨密度。为了鉴定上述runx2b+/+和runx2b-/-斑马鱼的肌间刺表型，作者扫描了斑马鱼脊柱的9-13和19-23区域(从头到尾)。runx2b+/+斑马鱼体内可以清晰地观察到肌间刺，而runx2b-/-斑马鱼体内则看不到肌间刺(图5C)。为了保证数据的准确性，在相同扫描条件下对一条完整的斑马鱼进行了两次扫描。

实验结果：

图3 runx2b+/+和runx2b−/−斑马鱼的基因结构和表型特征。C 6μm以下分辨率的Micro-CT扫描显示runx2b+/+和runx2b−/−斑马鱼的整体骨骼结构。对椎体9-14和19-23区域进行分辨率低于4μm的CT扫描，以显示IBs的细节

图4比较runx2b+/+和runx2b−/−斑马鱼的游动性、组织和生长特征 (A, B) runx2b+/+和runx2b−/−斑马鱼6种不同骨组织矿物质密度(TMD)值。(C, D) runx2b+/+和runx2b−/−斑马鱼肌肉体积的定量;红色和绿色区域分别表示肌肉和脂肪

使用设备：

Micro CT（型号：NEMO）（平生医疗科技）

影像软件：Avatar（平生医疗科技）