17世纪，起始于显微镜的发明以及对微生物的观察，“细胞学说”被提出，“所有生命体皆由细胞组成”，“细胞是生命的基本单元”以及“所有细胞都由此前的细胞变化而来”等核心概念，成为现代生物学的重要基石。然而，细胞的类型如何定义、细胞的过去现在和未来如何精确解码—这些细胞的“谱系信息”在漫长的科学研究长河中，一直是科学中的重要和基本问题。捕获细胞谱系的多维信息，尤其是探究其在时间、空间维度的精确动态变化，成了我们探索生命奥秘、解析发育程式、治愈疾病、延缓衰老的基础；对细胞谱系的精准操控，又成了基于细胞治疗、器官重建的未来再生医学应用之不可或缺的前提。本实验室围绕上述问题，主要有以下研究方向：
研究方向一：高通量自动化单细胞测序技术解析体内干细胞的功能分群与异质性，重绘干细胞的发育起源与命运特化机制
结合单细胞多组学测序、单细胞谱系示踪、生物信息学分析以及类器官等手段重点关注胚胎与组织多能干细胞的动态发育分化过程与细胞谱系决定的调控机制。
研究方向二：原位空间转录组技术解析空间功能特异的干细胞转录组特征，构建哺乳动物多能干细胞高分辨率的时空动态分子谱系
发展和利用高通量、高分辨率的空间多组学技术研究组织功能实现的细胞基础，揭示原位、动态、多维度的细胞命运决定与作用网络。
研究方向三：新型多能干细胞用于体外器官重建与功能修复
基于细胞谱系的新发现，实现谱系再造、损伤修复与器官的体外重建。
主要学术成果
关注胚胎干细胞分化和发育时空动态谱系、生物信息学研究，开发了高通量的自动化单细胞测序方案，用于解析不同组织中细胞的功能分群与异质性，利用此技术鉴定了肺上皮具有双潜能的干细胞群体；结合单细胞测序与激光显微切割，建立了原位空间转录组技术（Geo-seq），实现了在组织切片上精确获取原位单个或者少量细胞，解析空间功能特异的细胞转录组特征；首次系统地绘制了小鼠着床后胚胎三个胚层建立过程高分辨率的时空动态分子图谱，揭示了多能干细胞的发育调控网络，并提供了体内发育的空间位置参考坐标系；建立了新型空间多组学技术（MISAR-seq），解析了小鼠大脑的时空动态谱系发育过程；发现了新型的组织干细胞用于体外器官重建与组织修复。发表研究论文及综述62篇，引用超过2600多次。代表性工作以通讯作者发表在Nature，Nature Methods, Nature Genetics，Cell Reports, Cell Regeneration上，研究成果获选“2019年度中国生命科学十大进展”、“2019年度中国生物信息学十大进展”及“2019年度中国生物信息学十大应用”。
中国科学院“器官重建与制造”A类战略性先导科技专项
国家重点研发计划“干细胞及转化研究”重点专项
国家重点研发计划“发育编程及其代谢调控”重点专项
国家重点人才计划高层次青年人才项目
国家自然科学基金面上项目
广东省自然科学基金杰出青年项目
国际干细胞学会（ISSCR）会员
Sanofi-SIBS 2017 Distinguished Young Faculty
ISSCR 2017 Poster Award and Travel Award
国家级人才项目
近五年通讯作者论文
1. Jiang, F., Zhou, X., Qian, Y., Zhu, M., Wang, L., Li, Z., Shen, Q., Wang, M., Qu, F., Cui, G., Chen, K., & Peng, G. (2023). Simultaneous profiling of spatial gene expression and chromatin accessibility during mouse brain development. Nat Methods.
2. Cui, G, Feng, S, Yan, Y, Wang, L, He, X, Li, X, Duan, Y, Chen, J, Tang, K, Zheng, P, Tam, PPL, Si, W*, Jing, N*, and Peng, G* (2022). Spatial molecular anatomy of germ layers in the gastrulating cynomolgus monkey embryo. Cell Rep. 40, 9, 111285.
3. Wen, L, Li, G, Huang, T, Geng, W, Pei, H, Yang, J, Zhu, M, Zhang, P, Hou, R, Tian, G, Su, W, Chen, J, Zhang, D, Zhu, P, Zhang, W, Zhang, X, Zhang, N, Zhao, Y, Cao, X*, Peng, G*, Ren, X*, Jiang, N*, Tian, C*, and Chen, ZJ* (2022). Single-cell technologies: From research to application. Innovation (Camb). 3, 6, 100342.
4. Peng, G and Tam, PPL (2022). Profiling spatial gene activity in marmoset embryos. Cell Res. 32, 10, 873-874
5. Chen, C, Liao, Y, and Peng, G (2022). Connecting past and present: single-cell lineage tracing. Protein Cell. 13, 11, 790-807.
6. Li, Z and Peng, G (2021). Spatial transcriptomics: new dimension of understanding biological complexity. Biophysics Reports. 7, 1-17.
7. Xia, Q., Cui, G., Fan, Y., Wang, X., Hu, G., Wang, L., Luo, X., Yang, L., Cai, Q., Xu, K., Guo, W., Gao, M., Li, Y., Wu, J., Li, W., Chen, J., Qi, H., Peng, G*. and Yao, H*. (2021) RNA helicase DDX5 acts as a critical regulator for survival of neonatal mouse gonocytes. Cell Prolif 54, e13000.
8. Lin, J, Wu, S, Shen, Q, Liu, J, Huang, S, Peng, G*, and Qiao, Y* (2021). Base editing-mediated perturbation of endogenous PKM1/2 splicing facilitates isoform-specific functional analysis in vitro and in vivo. Cell Prolif. e13096.
9. Peng G*, Suo S, Cui G, Yu F, Wang R, Chen J, Chen S, Liu Z, Chen G, Qian Y, Tam PPL, Han JJ*, Jing N* (2019) Molecular architecture of lineage allocation and tissue organization in early mouse embryo. Nature, 572: 528–532
10. Liu Q, Liu K, Cui G, Huang X, Yao S, Guo W, Qin Z, Li Y, Yang R, Pu W, Zhang L, He L, Zhao H, Yu W, Tang M, Tian X, Cai D, Nie Y, Hu S, Ren T, Qiao Z, Huang H, Zeng YA, Jing N, Peng G*, Ji H*, Zhou B* (2019) Lung regeneration by multipotent stem cells residing at the bronchioalveolar-duct junction. Nature Genetics, 51: 728–738
11. Peng, G*., Cui, G., Ke, J. and Jing, N*. (2020) Using Single-Cell and Spatial Transcriptomes to Understand Stem Cell Lineage Specification During Early Embryo Development. Annu Rev Genomics Hum Genet, 21, 163-181
(*: corresponding author)
完整论文情况Google scholar: https://scholar.google.com/citations?user=s7XddBgAAAAJ
ORCID: 0000-0002-8586-0637
Github: https://github.com/gpenglab
Wechat page: “penglab-space”
