人體器官細胞的詳細圖譜顯示了胎盤如何徵用母體血液供應，腎細胞如何從健康狀態轉變為疾病狀態，以及腸道中的細胞如何自組織成不同的鄰域。
這些圖譜於 7 月 19 日在《自然》雜誌上發表，是研究健康和疾病狀態下身體器官的一種強大且日益普及的方法的例證。每個圖譜都包含數十萬個關於單個細胞中基因活動和蛋白質產生的資料點，然後將這些資料點對映到它們在器官中的特定位置。
希望這些圖譜最終能為診斷和治療細胞受損或功能失調時可能出現的疾病提供線索。“這些細胞自組織成鄰域、城鎮、國家，”加利福尼亞州斯坦福大學的遺傳學家、腸道研究的作者之一邁克爾·斯奈德說。“這會影響它們的功能。”
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細胞圖譜
允許研究人員監測單個細胞中基因活動的技術，在近年來促進了許多細胞圖譜的產生，包括大腦血管圖譜和各種型別的腫瘤圖譜。隨著時間的推移，這些技術變得更加精細，使研究人員能夠納入有關細胞位置的資訊，並更徹底地探究基因活動。
最新的論文透過評估每個細胞中數十種蛋白質的丰度，使這項研究更進一步。這項研究是人類生物分子圖譜計劃 (HuBMAP) 的一部分，該計劃由美國國立衛生研究院資助，旨在開發繪製人體細胞圖譜的工具。
在一項研究中，研究人員融入了一個轉折。他們沒有繪製單個器官中的組織圖譜，而是研究了兩個器官之間的介面：胎盤和子宮。該團隊使用了來自 500,000 個細胞和 588 條子宮動脈的資料，以瞭解來自胎兒的細胞如何侵入和重塑子宮內膜中的血管，使其變得更大，並更好地在妊娠後期輸送營養。“它們侵入動脈並取代母體細胞，這太瘋狂了，”斯坦福大學的病理學家、該研究的作者之一邁克爾·安傑洛說。
這個過程中的錯誤與先兆子癇和其他可能危及胎兒和母親健康的疾病有關。
英國劍橋韋爾科姆桑格研究所的遺傳學家羅瑟·文託-托爾莫說，安傑洛的研究結果與今年早些時候發表的細胞基因活動目錄非常吻合，該目錄記錄了形成胎盤的細胞的基因活動。她特別指出，關於每個細胞中 37 種蛋白質表達的資料，為研究人員提供了胎兒細胞和母體細胞之間高解析度的交流檢視。“如果我們想研究疾病，我們需要深入瞭解健康狀況下會發生什麼。”
腸道鄰域
最新的研究之一比較了健康和受損的腎細胞。“我們能夠構建細胞如何從健康狀態轉變為受損狀態的途徑，以及沿途的休息站，”密蘇里州聖路易斯華盛頓大學醫學院的病理學家、共同作者桑傑·賈恩說。
一項研究評估了從腸道沿線的八個位點採集的細胞，並發現了許多斯奈德稱之為具有獨特特徵的細胞鄰域。
文託-托爾莫說，這些研究的魅力不僅在於它們的直接發現，還在於它們如何整合大量資料。她說，研究人員還在努力提高細胞圖譜專案組織捐贈者的多樣性，並開發將分析從 2D 擴充套件到 3D 的方法。
桑格研究所的遺傳學家、HuBMAP 的參與者莎拉·泰希曼說，未來的研究無疑將關注更多的組織、疾病狀態和發育階段。“身體中還有許多其他組織和器官，”她說。“未來有令人興奮的機會。”
本文經許可轉載，並於 2023 年 7 月 19 日首次發表。