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重大进展!华南肿瘤学国家重点实验室PI贝锦新团队联合中山大学郭志勇团队及何晓顺团队首次对人体15个器官测序,共绘制了252种细胞

2020/12/7 16:03:00  来源:   阅读数:1616

 

作为器官组织的核心单位,各种类型的细胞发挥其和谐的节奏,以维持人体的体内平衡。确定人体器官细胞及其调控网络的特征对于理解与健康和疾病相关的生物学机制至关重要。但是,缺少正常成年人的多个器官之间的系统且全面的单细胞转录谱。

2020年12月7日,华南肿瘤学国家重点实验室PI贝锦新,中山大学郭志勇,何晓顺共同通讯在Genome Biology 在线发表题为“Single-cell transcriptome profiling of an adult human cell atlas of 15 major organs的研究论文,该研究执行来自一个成年供体的15个组织器官的84,363个细胞的单细胞转录组,并生成一个成年人类细胞图集。成年人类细胞图谱描绘了252种亚型的细胞,包括主要的细胞类型,例如T,B,髓样,上皮和基质细胞,以及新型COCH +成纤维细胞和FibSmo细胞,每种细胞均具有多种标记基因和转录功能资料。这些共同促进了主要人体器官的异质性。此外,T细胞和B细胞受体库的比较和轨迹分析揭示了在不同组织之间具有不同发育状态的T细胞和B细胞的直接克隆共享。此外,新的细胞标志物,转录因子和配体-受体对在维持组织中人类细胞的体内平衡方面具有潜在的功能调控。总之,该研究的成年人类细胞图谱揭示了细胞特征的器官间和器官内异质性,并为揭示人类疾病发展过程中细胞和器官异质性的关键事件提供了有用的资源。

人体由多个器官组成,其中多种类型的细胞是结构和功能的核心单元。就像交响乐团中不同的乐器一样,细胞和器官也会演奏其和谐的节奏来维持人体的体内平衡。然而,稳态中的扰动导致各种病理状况。因此,识别人体器官细胞及其调控网络的特征对于理解与健康和疾病相关的生物学机制至关重要。
使用单细胞RNA测序(scRNA-seq)进行转录谱分析的最新技术创新提供了一种有前途的策略,可以同时在成千上万的单个细胞中全基因组水平地定量基因表达。这扩展了细胞异质性和网络的知识,以及在单细胞分辨率下对人体组织和器官发育的理解。先前的研究已经证明了许多人类和小鼠组织的细胞组成,包括大脑,肾脏,肺和皮肤。

该策略还可以识别新细胞类型。在人和小鼠的肺中发现了以囊性纤维化跨膜电导调节剂(CFTR)为标记的细胞,它们能够调节与囊性纤维化的发病机理有关的腔内pH。非遗传细胞异质性已在造血祖细胞和角质形成细胞中发现,它们分别在维持造血功能和分隔人表皮的关键分子活性中起重要作用。对于人类胚胎的发育,从早孕胎盘中约70,000个单细胞与匹配的母体血液和蜕膜细胞进行转录组分析,揭示了蜕膜和胎盘的细胞组织,以及蜕膜自然杀伤(NK)细胞的独特免疫调节和趋化因子谱。此外,已经报道了小鼠胚胎和成年器官的单细胞转录谱,揭示了器官发生的态势和器官中的细胞异质性。

最近一项关于使用来自不同供体的多个器官的主要人类细胞类型的研究揭示了胎儿到成人细胞类型转变的遗传调控和哺乳动物细胞的遗传保守性。但是,来自正常成人的多个器官的系统的和全面的单细胞转录概况一直在等待中。先前在人类样品上使用scRNA-seq进行的研究大多限于某些具有疾病状况的特定器官,并且它们并未尝试表征同一个人中多个器官之间的异质性和联系。

在这里,该研究旨在探索单细胞分辨率水平下成年人类器官中细胞的转录异质性和相互作用。使用scRNA-seq,该研究分析了来自一位供体的15个器官的84,000多个细胞的转录组。对不同细胞类型进行了组织内和跨组织的全面比较,以揭示基因概况,活性转录因子和潜在的生物学功能以及潜在的细胞间连接的细胞间复杂性。由此产生的高分辨率成人人类细胞图谱(AHCA)提供了人体中各种细胞种群和联系的全局视图,也是研究正常人类细胞的生物学以及影响不同器官的疾病发展的有用资源。

来源:微信公众号iNature

参考消息:https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-020-02210-0

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