中國科學家繪製出人類細胞圖譜
2020-03-27 15:36:14
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A-世界首個人類細胞圖譜日前在浙江大學繪製成功。3月26日，國際頂級期刊《自然》在線刊登了浙江大學醫學院郭國驥教授團隊的這項最新研究成果。
細胞是生命的基本單位。在過去的數百年時間裡，科學家主要利用顯微鏡和流式分析等技術，依靠若干表型特徵對自然界裡不同物種的細胞進行分類和鑑定。這些表型特徵的選取往往引入了較多的人為主觀性。而單細胞測序技術的出現對這一傳統的細胞認知體系帶來了革命性的變化。此前，郭國驥團隊自主研發了Microwell-seq高通量單細胞分析平臺，並於2018年在國際頂級期刊《細胞》上發表了世界首個小鼠細胞圖譜。
據介紹，郭國驥團隊對60種人體組織樣品和7種細胞培養樣品進行了Microwell-seq高通量單細胞測序分析，系統性地繪製了跨越胚胎和成年兩個時期、涵蓋八大系統的人類細胞圖譜。建立了70多萬個單細胞的轉錄組資料庫，鑑定了人體100餘種細胞大類和800餘種細胞亞類。同時，團隊開發了scHCL單細胞比對系統用於人體細胞類型的識別，並搭建了人類細胞藍圖網站。
「這項工作概括地說就是人體細胞數位化。我們能用數字矩陣描述每一個細胞的特徵，並對它們進行系統性的分類。我們定義了許多之前未知的細胞種類，還發現了一些特殊的表達模式。」郭國驥說。
通過這張圖譜，團隊發現，多種成人的上皮、內皮和基質細胞在組織中似乎扮演著免疫細胞的角色。郭國驥認為，「趨化因子陽性上皮細胞、抗原呈遞陽性內皮細胞和白介素陽性成纖維細胞廣泛地分布在成體的各種組織器官之中，並在分類上獨立於傳統的上皮、內皮、基質和免疫細胞。這些非專職的免疫細胞也在兼職幹著免疫的活。我們認為成年人非免疫細胞的廣泛免疫激活是人體區域免疫的一種重要調節機制」。
此外，通過跨時期、跨組織和跨物種的細胞圖譜分析，團隊揭示了一個普適性的哺乳動物細胞命運決定機制：幹細胞和祖細胞的轉錄狀態混雜且隨機，而分化和成熟細胞的轉錄狀態就變得分明且穩定，也就是說，細胞分化經歷了一個從混亂到有序的發展過程。
該研究首次從單細胞水平上全面分析了胚胎和成年時期的人體細胞種類，研究數據將成為探索細胞命運決定機制的資源寶庫，研究方法將對人體正常與疾病細胞狀態的鑑定帶來深遠影響。在未來，臨床醫生就可能通過參照正常的細胞狀態來鑑別異常的細胞狀態和起源。
責任編輯：程雪