在一項(xiàng)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(shí)驗(yàn)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(jī)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(xì)胞圖譜，確定了生命早期的144種細(xì)胞狀態(tài)，并揭示了發(fā)育細(xì)胞和肺癌之間的新聯(lián)系。他們一次一個(gè)細(xì)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(xì)胞在發(fā)育中肺部的位置，從而構(gòu)建出發(fā)育肺細(xì)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(gè)獨(dú)特的、可免費(fèi)使用的資源，不僅描述了肺部形成時(shí)產(chǎn)生的細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(gè)包括所有肺部細(xì)胞類型的圖譜，包括在不同發(fā)育階段的短暫細(xì)胞。

為了構(gòu)建這種發(fā)育肺細(xì)胞圖譜，這些作者將早期細(xì)胞的單細(xì)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(gè)公開的資源描述了哪些細(xì)胞類型存在于發(fā)育中的肺部結(jié)構(gòu)中，以及這些細(xì)胞是如何受到調(diào)節(jié)的。

這些作者確定了144種細(xì)胞類型，如中間細(xì)胞類型和過渡細(xì)胞類型，包括一種可能與在生命后期出現(xiàn)的人類小細(xì)胞肺癌有關(guān)的細(xì)胞亞型。

他們利用這種細(xì)胞圖譜對肺細(xì)胞如何發(fā)育進(jìn)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(yàn)證新出現(xiàn)的假設(shè)，證實(shí)該細(xì)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(xì)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(jì)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(xì)胞群體。在這些新的細(xì)胞群體中，我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與一種不甚了解的成年人小肺細(xì)胞癌類型相關(guān)的細(xì)胞群體。雖然需要進(jìn)一步的研究來了解這種聯(lián)系，但這表明利用我們獨(dú)特的細(xì)胞圖譜可以發(fā)現(xiàn)對發(fā)育和疾病共有機(jī)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(shí)驗(yàn)，我們的研究顯示了關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子如何能夠單獨(dú)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?！?/p>

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(xì)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(xì)胞，它使我們能夠看到細(xì)胞如何分化的細(xì)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(gè)階段的細(xì)胞有一個(gè)完整的看法，而該細(xì)胞圖譜有助于我們做到這一點(diǎn)?！?/p>

論文共同作者、人類細(xì)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(xì)記錄了生命所有階段的完整人類細(xì)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(xì)胞，我們在成年后會失去這些細(xì)胞。我們的發(fā)育肺細(xì)胞圖譜使我們能夠觀察成年肺細(xì)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(xì)胞圖譜第一稿的一個(gè)重要貢獻(xiàn)?！保?a >生物谷 Bioon.com）

參考資料：

1. Peng He et al. A human fetal lung cell atlas uncovers proximal-distal gradients of differentiation and key regulators of epithelial fates. Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.11.005.

2. Human fetal lung cell atlas uncovers 144 cell states
https:///news/2022-12-human-fetal-lung-cell-atlas.html