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Nature两篇论文:迄今为止最全面的肠道细胞图谱,和完整人类发育细胞图谱

许多疾病起源于人类早期发育,9月8日,Nature杂志上的两篇文章揭示了人类细胞图谱(HCA)联盟的研究人员如何推进对这一点的理解。全球HCA计划正在绘制人体的每一种细胞类型,改变我们对生物学、感染和疾病的知识。

其中一项新的大规模研究绘制了人类肠道细胞从早期发育到成年的图谱,创建了迄今为止最全面的肠道细胞图谱。这揭示了克罗恩病可能是由发育途径的激活引起的,并揭示了治疗克罗恩病和其他炎症性肠病的潜在药物靶点。这些详细的地图将有助于解释肠道的形成和功能,并将把研究转化为肠道疾病。

第二篇论文揭示了一个雄心勃勃的计划,即创建一个完整的人类发育细胞图谱(HDCA),包含所有对人类健康发展至关重要的细胞。肠道只是这一重要性的一个例子,来自人类细胞图谱发育生物网络的研究人员和他们世界各地的合作者展示了他们将如何在空间和时间上全面绘制组织发育图。HDCA是理解早期发育过程以及这如何影响健康或导致疾病的关键,它可能会导致医疗保健领域的转变。

肠道是由多种细胞组成的复杂组织,在早期发育过程中会发生巨大变化。为了了解肠道是如何发育和功能的,来自惠康桑格研究所、纽卡斯尔大学、剑桥大学的研究人员和他们在人类细胞图谱中的合作者,研究了来自发育组织和儿童和成人捐赠者的超过30万个单独的肠道细胞。

利用先进的单细胞基因组学和空间分析技术,该团队揭示了每个细胞中哪些基因是活跃的,并创建了一个高度广泛的肠道细胞图谱§§,跨越时间和肠道的12个区域。

这项研究的第一作者、来自Sanger研究所的Rasa Elmentaite说:“通过研究人类肠道的多个区域,在整个发展过程中,童年和成年,我们已经创建了一个独特的、详细的健康人类肠道地图。肠道细胞图谱揭示了复杂的发育事件,包括免疫系统和神经系统如何在健康的肠道中发育,并识别肠道沿线的重要差异。其他研究肠道的研究人员可以公开获得这些数据,这无疑会对未来的发现做出贡献。”

该研究还包括了克罗恩病患儿的肠道活检组织。这与健康发育的数据相结合,为研究罕见和常见的肠道疾病提供了新的见解。

该论文的资深作者Kylie James说:“这张肠道细胞图谱已经为克罗恩病和其他肠道疾病的起源提供了新的线索。例如,我们确定了三个关键的细胞,它们在发育过程中吸引免疫细胞形成淋巴组织,并表明,同样的发育途径可能导致克罗恩病。这一知识有助于研究人员确定潜在的肠道疾病新药靶点。”

虽然肠道图谱是理解发育如何阐明疾病的一个例子,但一项巨大的努力已经在进行中——创建完整的人类发育细胞图谱(HDCA),改变我们对健康和疾病的理解。同期Nature发表了一篇解析论文,揭示了HCA发育生物学网络的研究人员如何计划创建健康人类发育不同阶段的细胞、组织和器官基因组参考图的详细路线图。

Muzlifah Haniffa教授是来自纽卡斯尔大学和威康桑格研究所的发育生物学网络的研究人员,也是这两篇论文的资深作者,他说:“为了改善人类健康,人类发育细胞图谱将为理解生物学和疾病的许多方面提供重要的资源。我们的路线图显示了我们到目前为止取得的进展,包括创建肠道发育图谱,我们计划如何克服挑战来实现完整的人类发展图谱,以及如何利用它来理解疾病。”

HCA发展生物学网络已经汇集全球许多研究团队,共享数据和伦理资源。跨学科团体将分析和结合来自不同发育阶段的数据,创建跨空间和时间的三维器官和整个胚胎发育地图。“利用最先进的技术,创造人类发育细胞图谱是一项极其复杂的任务。这个地图集将是一个非常重要的资源,不仅对理解健康发育,而且对理解许多最先在儿童身上表现出来的疾病和障碍。”

为了了解组织是如何发育和生长的,600多名研究人员参加了2021年8月25-27日举行的第一届HCA发育和儿童细胞图谱会议。他们通过网络进行联系,建立了新的合作关系,并交换了知识、灵感和想法,现在可以获得会谈的录音。

人类发育细胞图谱数据将公开可用,并将应用于寻找药物靶点、工程人类细胞用于研究或筛选,最终甚至用于再生医学的治疗。

人类细胞图谱组织委员会联合主席、惠康桑格研究所细胞遗传学负责人萨拉·泰希曼博士是这两篇论文的作者之一,她说:“对发展的详细理解将有助于解释人类健康和疾病的许多方面,从流产和儿童发育障碍,到癌症和衰老。人类细胞图谱研究已经为克罗恩病和其他疾病提供了重要的见解,并展示了人类发育细胞图谱将如何改变我们对人类发展的理解,对诊断、疾病理解和再生医学具有深远的影响。”


注:

*人类细胞图谱(HCA)是一个国际合作联盟,它正在创建所有人类细胞(生命的基本单位)的综合参考地图,作为了解人类健康、诊断、监测和治疗疾病的基础。HCA将影响生物学和医学的方方面面,推动转化性发现和应用,最终引领精准医学的新时代。HCA于2016年由英国Wellcome Sanger研究所的Sarah Teichmann博士和麻省理工学院Broad研究所和哈佛大学(美国)的Aviv Regev博士共同创立。这是一个真正的全球倡议,目前有来自世界各地75个国家的2000多名HCA成员。https://www.humancellatlas.org


肠道细胞图谱数据可在www.gutcellatlas.org网站在线查看

发表论文:

Rasa Elmentaite et al., (2021) Cells of the human intestinal tract mapped across space and time. Nature. DOI 10.1038/s41586-021-03852-1

Muzlifah Haniffa et al., (2021) A roadmap for the Human Developmental Cell Atlas. Nature. DOI 10.1038/s41586-021-03620-1


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