類器官發(fā)育肺細胞圖譜染色質(zhì)易接近性來源：生物谷原創(chuàng) 2022-12-26 10:11
在一項新的研究中，研究人員史無前例地繪制了發(fā)育中的人類肺部的細胞圖譜，確定了生命早期的144種細胞狀態(tài)，并揭示了發(fā)育細胞和肺癌之間的新聯(lián)系。
在一項新的研究中，來自英國韋爾科姆
基金會桑格研究所、歐洲分子生物學(xué)實驗室歐洲
生物信息學(xué)研究所（EMBL-EBI）和劍橋大學(xué)格登研究所等研究機構(gòu)的研究人員史無前例地繪制了發(fā)育中的人類肺部的細胞圖譜，確定了生命早期的144種細胞狀態(tài)，并揭示了發(fā)育細胞和
肺癌之間的新聯(lián)系。他們一次一個細胞地研究哪些基因在肺部發(fā)育的不同階段被激活。他們通過結(jié)合空間技術(shù)，精確地確定了細胞在發(fā)育中肺部的位置，從而構(gòu)建出發(fā)育肺細胞圖譜（Developmental Lung Cell Atlas），顯示了這種呼吸系統(tǒng)是如何形成的。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2022年12月8日的Cell期刊上，論文標(biāo)題為“A human fetal lung cell atlas uncovers proximal-distal gradients of differentiation and key regulators of epithelial fates”。
該圖譜提供了一個獨特的、可免費使用的資源，不僅描述了肺部形成時產(chǎn)生的細胞，而且還描述了這些過程是如何被基因控制的。
這種高度詳細的圖譜就像健康肺部發(fā)育的
指南，可以作為研究肺部疾病如何起源的基線。它也可以用來構(gòu)建新的模型來研究肺部疾病和測試潛在的治療方法。
許多疾病在發(fā)育過程中都有其起源。雖然健康和疾病中的成人器官的單細胞圖譜正在發(fā)掘有關(guān)肺部的新信息，但人類肺部在生命早期是如何形成的，仍然沒有得到充分的探索。
發(fā)育的最初幾周是非常動態(tài)的，隨著器官構(gòu)建過程在不同階段之間的移動，細胞類型迅速出現(xiàn)和消失。為了了解肺部的發(fā)育，有必要建立一個包括所有肺部細胞類型的圖譜，包括在不同發(fā)育階段的短暫細胞。
為了構(gòu)建這種發(fā)育肺細胞圖譜，這些作者將早期細胞的單細胞測序與空間技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建出一種深入的肺部發(fā)育數(shù)據(jù)集。這個公開的資源描述了哪些細胞類型存在于發(fā)育中的肺部結(jié)構(gòu)中，以及這些細胞是如何受到調(diào)節(jié)的。
這些作者確定了144種細胞類型，如中間細胞類型和過渡細胞類型，包括一種可能與在生命后期出現(xiàn)的人類小細胞肺癌有關(guān)的細胞亞型。
他們利用這種細胞圖譜對肺細胞如何發(fā)育進行了預(yù)測，特別是哪些基因是驅(qū)動這一過程的關(guān)鍵角色。他們隨后使用類器官模型來驗證新出現(xiàn)的假設(shè)，證實該細胞圖譜可用于準(zhǔn)確預(yù)測組織發(fā)育所涉及的階段和細胞。
圖片來自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.11.005。
論文共同第一作者Peng He博士說，“我們的高分辨率計算分析在發(fā)育中的人類肺部發(fā)現(xiàn)了以前沒有描述過的罕見細胞群體。在這些新的細胞群體中，我們發(fā)現(xiàn)了一個與一種不甚了解的成年人小肺細胞癌類型相關(guān)的細胞群體。雖然需要進一步的研究來了解這種聯(lián)系，但這表明利用我們獨特的細胞圖譜可以發(fā)現(xiàn)對發(fā)育和疾病共有機制提出重要見解。除此之外，通過包括染色質(zhì)易接近性數(shù)據(jù)和體外擾動實驗，我們的研究顯示了關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子如何能夠單獨決定譜系選擇，使我們能夠開始了解控制分化途徑的調(diào)控邏輯?！?div style="height:15px;">
論文共同作者、韋爾科姆基金會桑格研究所的Kerstin Meyer博士說，“我們的前沿單細胞研究為人類發(fā)育中的肺部提供了全面且質(zhì)量極高的數(shù)據(jù)集。通過記錄那些轉(zhuǎn)瞬即逝的、在成人肺部沒有發(fā)現(xiàn)的細胞，它使我們能夠看到細胞如何分化的細節(jié)，這在以前是不可能的。如果我們要充分了解疾病的根源，我們需要對人體各個階段的細胞有一個完整的看法，而該細胞圖譜有助于我們做到這一點?！?div style="height:15px;">
論文共同作者、人類細胞圖譜聯(lián)合創(chuàng)始人、韋爾科姆基金會桑格研究所的Sarah Teichmann博士說，“詳細記錄了生命所有階段的完整人類細胞圖譜將有助于解釋人類健康和疾病的許多方面。這包括在生命早期形成的構(gòu)成器官的細胞，我們在成年后會失去這些細胞。我們的發(fā)育肺細胞圖譜使我們能夠觀察成年肺細胞所經(jīng)歷的階段和途徑，以及這些早期階段如何影響以后的疾病。這是對人類細胞圖譜第一稿的一個重要貢獻。”（
1. Peng He et al.
. Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.11.005.
2. Human fetal lung cell atlas uncovers 144 cell states
