近日，中山大学中山医学院张宏波教授团队在Science Bulletin上发表了题为“The human limb cell atlas: charting uncharted territories and setting sail on the new voyage of limb development research”的展望文章，首次对人类肢体发育的研究历史和现状进行了归纳总结，并对该领域亟待解决的科学问题进行了展望。
脊椎动物肢体由于其独特的形态及功能多样性，早已成为形态、发育及进化生物学的理想模型。得益于近一个世纪的在模式动物中的研究和探索，胚胎发育生物学家已经取得了非凡的关于脊椎动物肢体发育的研究成果，建立了肢体发育的基础理论模型，包括近远轴分段式骨骼形成的理论模型，前后轴指（趾）形成的信号中心。然而由于伦理和技术的限制，关于人类肢体发育的研究进展严重滞后，目前仍不清楚在其他脊椎模式动物中建立的关于肢体发育的理论模型是否同样适用于人类的肢体发育，其保守性仍有待检验。同时，人类对为何人的肢体有如此多发育畸形以及为何只有人类能独立行走等问题一直充满好奇心，这些好奇心持续驱使着研究者去探索人类自身的肢体发育问题。
因此该文首先从历史角度全面梳理了生物学家对人类肢体发育进行的研究及取得的研究进展。从最早期胚胎学家利用形态学观察对人肢体发育的起始时间、形态变化进行详细描述到利用分子、细胞生物学技术及多组学测序技术检验及发现调控人肢体发育及畸形的核心基因。随后，该文重点综述了目前单细胞组学技术的发展和革新为研究人肢体发育研究所带来的新契机，并阐释了首个人类肢体发育时空图谱为揭示人肢体发育范式所取得的重要成果。该单细胞时空图谱首次解析了构成人肢体的所有细胞类型及其空间定位，揭示了干细胞谱系发育路径并鉴定调控谱系发育的核心调控因子。因此基于单细胞组学技术构建的首个人类肢体发育的时空图谱开启了人肢体发育研究的新航程，可能再次掀起人肢体发育及其组织器官发育的研究热潮，也为未来人肢体发育及演化的研究奠定理论基础。最后该文也提出了关于人肢体发育未来可能值得研究的方向，包括肢体三维体轴建立、进化过程中的肢体演化及肢体再生的可能性。对这些科学问题的探索有望揭示人类肢体发育的基本原理及独特性，并为人肢体再生提供理论基础。
中山大学中山医学院张宏波教授为该文的通讯作者，张宝博士后为第一作者。该研究得到了国家重点研发计划(2022YFA1104900 and 2019YFA0801703)和国家自然科学基金(31871370)项目的资助。