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由浙江大學醫學院「80後」科學家郭國驥教授領銜的一支科研團隊，今天在頂尖學術期刊《自然》在線發表了一項最新研究。郭教授與合作者基於自主開發的Microwell-seq高通量單細胞測序平臺，完成了一份綜合的人體細胞圖譜，為我們描述了中國漢族人的60種主要器官由哪些細胞類型構成。
據《自然》發布的新聞介紹，這項研究是迄今為止對人體細胞類型的最全面描述，為人類生物學提供了一份寶貴資源。
▲研究通訊作者郭國驥教授（圖片來源：浙江大學醫學院官網）
一個普通的成年人，總共由大約37萬億個細胞組成。儘管攜帶著同樣的基因藍圖，不同的體細胞通過獨特的基因表達特點，形成了多種類型，在不同階段發育，有著極為多樣的功能，此外還有各不相同的病變可能。
近年測序技術的飛速發展，讓科學家們可以從單個細胞的水平，詳細了解細胞內有哪些基因在活躍地表達。從2017年起，來自世界各國的科學家匯集生物學、醫學、計算機、工程學等多學科力量，開始了一項雄心勃勃的計劃：構建「人類細胞圖譜」（Human Cell Atlas）。
這本「百科全書」中，已經出現了一些「章節」，比如人類肝、腎、胸腺等單個器官組織的細胞圖譜（詳見文末相關閱讀），也有了一些可作為參考的模式動物的細胞圖譜。郭國驥教授領銜的研究團隊在2018年，通過分析成年小鼠和小鼠胚胎組織，率先創建出了哺乳動物細胞圖譜。
現在，這支研究團隊又開闢了新的一章：完整的人體單細胞基因表達及細胞類型圖譜。
研究人員對來自中國漢族捐獻者的60種人體組織進行了單細胞轉錄組分析，其中包括成人的組織和胎兒的組織，細胞總計超過50萬個。
「在綜合分析過程中，我們注意到了一些細胞群體具有有趣的表達特徵，特別是在一些過去人們描述不多的組織。」研究作者介紹。例如，在成人膀胱中，他們注意到內皮細胞的類群表達MHC2類分子，這種抗原呈遞特徵表明這些內皮細胞也具有潛在的免疫功能。順著這一線索，研究人員還整合了不同器官的內皮細胞數據，進行跨組織分析。在這項研究中，他們鑑定出了分類上介於經典免疫細胞和非免疫細胞的多種內皮、上皮和基質細胞。
▲成人的各種組織器官中，非免疫細胞有廣泛的免疫激活（圖片來源：浙江大學醫學院官網）
此外，研究作者還把得到的人體數據和小鼠器官的類似數據進行比較，揭示哺乳動物中具有演化保守性的主要細胞基因表達模式。他們發現，人和小鼠之間有95%的細胞類型具有很強的相關性。研究作者提出，「哺乳動物中，幹細胞和祖細胞的轉錄狀態『混雜』而『隨機』，分化的細胞則在轉錄狀態上『分明』且『穩定』。」
研究作者表示，每種組織的細胞樣本體量不大是這項工作的局限性，然而，「在跨組織和跨物種的數據可比性上有較大優勢」，郭國驥教授說，「完美版的人類細胞圖譜還應該整合空間信息、多組學數據和人群分析。這需要全世界科學家的共同努力。」我們祝賀這支研究團隊取得的成果。
題圖來源：Pixabay
參考資料：
[1] Xiaoping Han et al., (2020) Construction of a human cell landscape at single-cell level. Nature DOI: 10.1038/s41586-020-2157-4
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