首 頁 內(nèi)大科研團(tuán)隊(duì)突破三維重建技術(shù)
賦能精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)與數(shù)智化育種
2026年4月20日，記者從內(nèi)蒙古大學(xué)獲悉，該校左永春教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)原致遠(yuǎn)研究員在《自然》子刊《自然·方法》上發(fā)表研究成果，提出“3d-OT”（“數(shù)字胚胎與精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”空間多組學(xué)切片對齊）計算框架。該框架可用于腦圖譜繪制、數(shù)字胚胎重建和三維器官重建，為解碼器官發(fā)育、研發(fā)數(shù)智化育種技術(shù)提供新工具。
“要理解生命的發(fā)育過程，重建數(shù)字胚胎，科學(xué)家需要將不同發(fā)育階段、不同檢測平臺獲取的組織‘?dāng)?shù)據(jù)’切片‘拼’在一起，就像把一本被打亂的立體相冊重新整理成冊。”左永春介紹，“然而現(xiàn)有方法往往只能處理單一類型的數(shù)據(jù)，一旦切片來自不同技術(shù)平臺或不同實(shí)驗(yàn)批次，拼接結(jié)果就會嚴(yán)重失真。”
針對這一難題，研究團(tuán)隊(duì)提出“3d-OT”的全新計算框架。該框架借鑒三維物體識別領(lǐng)域的“點(diǎn)云”技術(shù)，將每個細(xì)胞的空間位置和分子特征同時“喂”給計算模型，讓程序不僅能讀懂細(xì)胞“說什么”（分子信息），還能理解細(xì)胞“在哪里、長什么形狀”（幾何信息），從而實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的切片對齊與特征分析。
在實(shí)際應(yīng)用中，研究團(tuán)隊(duì)利用“3d-OT”對小鼠胚胎第11.5天到第16.5天的空間組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)對齊，成功重建各器官的時空發(fā)育軌跡。盡管心臟與肝臟在發(fā)育過程中發(fā)生明顯的位置偏移，“3d-OT”仍準(zhǔn)確捕捉到兩者地對應(yīng)發(fā)育軌跡，重建結(jié)果與已知的生物學(xué)規(guī)律高度吻合。此外，“真皮肌節(jié)分化為肌肉和結(jié)締組織”“肌肉進(jìn)一步分化為平滑肌”等已知發(fā)育事件，也在重建結(jié)果中得到準(zhǔn)確還原。這一結(jié)果表明，“3d-OT”具備在復(fù)雜發(fā)育場景下可靠重建三維時空軌跡的能力，為未來解析更精細(xì)的器官發(fā)生過程奠定方法學(xué)基礎(chǔ)。業(yè)界認(rèn)為，該研究將有力賦能輔助生殖領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)胚胎智能篩選以及優(yōu)良經(jīng)濟(jì)性狀家畜的繁育機(jī)制解析與種質(zhì)創(chuàng)新，服務(wù)種業(yè)科技自立自強(qiáng)。
據(jù)悉，這是自治區(qū)高校院所首次以第一完成單位在該期刊發(fā)表論文，實(shí)現(xiàn)重要?dú)v史性突破。該研究獲國家自然科學(xué)基金、內(nèi)蒙古自治區(qū)“英才興蒙”創(chuàng)新人才團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目等資助。
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