-許多疾病起源于人類早期發(fā)育。一項新的研究揭示了來自人類細(xì)胞圖譜（HCA）聯(lián)盟的研究人員如何推進這方面的理解。HCA聯(lián)盟正在繪制人體的每一種細(xì)胞類型，以改變我們對生物學(xué)、感染和疾病的認(rèn)識。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2021年9月9日的兩篇Nature論文中，論文標(biāo)題為“Cells of the human intestinal tract mapped across space and time”和“A roadmap for the Human Developmental Cell Atlas”。

這項新的大規(guī)模研究繪制了人類腸道細(xì)胞從早期發(fā)育到成年的圖譜，構(gòu)建出迄今為止最全面的腸道細(xì)胞圖譜。這揭示了克羅恩病可能是由發(fā)育途徑的激活引起的，并發(fā)現(xiàn)了治療克羅恩病和其他炎癥性腸病的潛在藥物靶標(biāo)。這種詳細(xì)的圖譜將有助于解釋腸道的形成和功能，并將改變對腸道疾病的研究。

第二篇論文揭示了這個構(gòu)建整個人類發(fā)育細(xì)胞圖譜（human developmental cell atlas, HDCA）的巨大雄心計劃，該圖譜包含了對人類健康發(fā)育非常重要的所有細(xì)胞。腸道只是其中的一個例子，而且來自人類細(xì)胞圖譜發(fā)育生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)（Human Cell Atlas Developmental Biological Network）的研究人員和他們在世界各地的合作者展示了他們將如何在空間和時間上全面繪制發(fā)育中的組織。HDCA是了解早期發(fā)育中發(fā)生的事件以及這如何影響健康或?qū)е录膊〉年P(guān)鍵，它可能會導(dǎo)致醫(yī)療保健領(lǐng)域的變革。

腸道是一種由多種細(xì)胞類型組成的復(fù)雜組織，在早期發(fā)育過程中變化巨大。為了了解腸道的發(fā)育和功能，來自英國韋爾科姆基金會桑格研究所、紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)、劍橋大學(xué)的研究人員及其在HCA聯(lián)盟中的合作者研究了來自發(fā)育中的組織以及兒童和成人供者的超過三分之一的腸道細(xì)胞。

利用前沿的單細(xì)胞基因組學(xué)和空間分析技術(shù)，這些作者揭示了每個腸道細(xì)胞中哪些基因是活躍的，并創(chuàng)建了在不同時間和腸道12個區(qū)域的高度廣泛的腸道細(xì)胞圖譜。

克羅恩病的高倍顯微照片。食管活檢組織的H&E染色。圖片來自Nephron/Wikipedia。

第一篇論文的第一作者、韋爾科姆基金會桑格研究所的Rasa Elmentaite說，“通過研究人類腸道在整個發(fā)育、童年和成年時期的多個區(qū)域，我們創(chuàng)建了獨特的、詳細(xì)的健康人類腸道圖譜。這種腸道細(xì)胞圖譜揭示了復(fù)雜的發(fā)育事件，包括免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)如何在健康的腸道中發(fā)育，并確定了腸道在不同時期的重要差異。這些數(shù)據(jù)可供其他研究腸道的科學(xué)家們公開使用，無疑將有助于未來的發(fā)現(xiàn)。”

這項新的研究還納入來自克羅恩病患兒的腸道活檢組織。這與健康發(fā)育的數(shù)據(jù)相結(jié)合，使人們對腸道的罕見和常見疾病有了新的認(rèn)識。

Kylie James博士是第一篇論文的共同通訊作者，在韋爾科姆基金會桑格研究所進行了這項新的研究，如今就職于澳大利亞加文醫(yī)學(xué)研究所。James說，“這種腸道細(xì)胞圖譜已經(jīng)為克羅恩病和其他腸道疾病的起源帶來了新的啟示。例如，我們確定了在發(fā)育過程中吸引免疫細(xì)胞形成淋巴組織的三種關(guān)鍵細(xì)胞，并表明這種相同的發(fā)育途徑可能導(dǎo)致克羅恩病。這些知識正在幫助科學(xué)家們確定腸道疾病的潛在新藥物靶標(biāo)。”

雖然這種腸道圖譜是了解發(fā)育如何闡明疾病的一個例子，但一項巨大的努力已經(jīng)在進行，以創(chuàng)建整個人類發(fā)育細(xì)胞圖譜，以便改變我們對健康和疾病的理解。第二篇論文揭示了來自人類細(xì)胞圖譜發(fā)育生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)的研究人員計劃如何在人類健康發(fā)育的不同階段構(gòu)建這些細(xì)胞、組織和器官的基因組參考圖譜的詳細(xì)路線圖。

論文共同作者、人類細(xì)胞圖譜發(fā)育生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)員Muzlifah Haniffa教授說，“HDCA將為了解生物學(xué)和疾病的許多方面提供重要資源，以改善人類健康。我們的路線圖顯示了我們迄今為止取得的進展，包括構(gòu)建腸道發(fā)育圖譜，我們計劃如何克服挑戰(zhàn)以實現(xiàn)完整的人類發(fā)育圖譜，以及這將如何用于了解疾病。”

由Muzlifah Haniffa教授、Sten Linnarsson教授和Deanne Taylor教授在全球范圍內(nèi)協(xié)調(diào)，人類細(xì)胞圖譜發(fā)育生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)將把全球許多研究團隊聚集起來，共享數(shù)據(jù)和倫理資源。這個跨學(xué)科社區(qū)將分析和結(jié)合來自不同發(fā)育階段的數(shù)據(jù)，構(gòu)建在不同空間和時間的三維器官和整個胚胎發(fā)育圖譜。

論文共同作者、人類細(xì)胞圖譜發(fā)育生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)員Deanne Taylor教授說，“使用了最先進的技術(shù)來構(gòu)建人類發(fā)育細(xì)胞圖譜是一項非常復(fù)雜的任務(wù)。該圖譜將是一個極其重要的資源，不僅用于了解健康發(fā)育，而且還用于了解最先在兒童身上出現(xiàn)的許多類型的疾病和障礙?！?/p>

為了了解組織如何發(fā)育和生長，600多名研究人員參加了2021年8月25日至27日舉行的第一屆人類細(xì)胞圖譜發(fā)育和兒科細(xì)胞圖譜會議。他們通過虛擬方式進行交流，建立新的合作關(guān)系，并交流知識、靈感和想法。

這些人類發(fā)育細(xì)胞圖譜的數(shù)據(jù)將被公開，并將應(yīng)用于尋找藥物靶標(biāo)、工程化人類細(xì)胞用于研究或篩選，最終甚至作為再生醫(yī)學(xué)的治療手段。

人類細(xì)胞圖譜組織委員會聯(lián)合主席、韋爾科姆基金會桑格研究所細(xì)胞遺傳學(xué)主任Sarah Teichmann博士說，“對發(fā)育的詳細(xì)了解將有助于解釋人類健康和疾病的許多方面，從流產(chǎn)和兒童發(fā)育障礙，到癌癥和衰老。人類細(xì)胞圖譜研究已經(jīng)為克羅恩病和其他疾病提供了重要的見解，并顯示了人類發(fā)育細(xì)胞圖譜將如何改變我們對人類發(fā)育的理解，對診斷、疾病理解和再生醫(yī)學(xué)產(chǎn)生深遠的影響?！保ㄊ缆?lián)博研(Bioexcellence) 世聯(lián)博研Bioexcellence）

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