- 研究人员公布了他们在绘制人体细胞图谱方面取得的进展。
- 他们说，这样的图谱可以帮助诊断和治疗各种疾病。
- 他们将这项研究与人类基因组计划进行了比较，后者对人类基因组中的所有基因进行了测序。
将近20年前，十年之久
这是一项突破性的成就，帮助生物医学技术和研究取得了重大进展。
本周，一项可能更为重大的成就被介绍为国际人类细胞图谱(HCA)联盟公布了33个器官和系统中超过100万个单个细胞的详细地图。
这些数据发表在该杂志的四项主要研究中科学，是世界上最全面的跨组织细胞图谱。这是实现HCA绘制人体所有细胞类型目标的重要跳板。
“人类细胞图谱正在改变我们对生物学和疾病的理解，”他说Sten Linnarsson他是瑞典卡罗林斯卡学院(Karolinska Institutet)的教授，也是HCA组织委员会的成员。“这些跨组织研究是HCA和单细胞生物学的一个里程碑，能够在发育和成年期间对相同的细胞类型进行系统、深入的比较。他们向生成人体所有细胞类型的人类细胞图谱迈出了一大步，为诊断、医疗保健和精准医疗的新时代奠定了基础。”
在一场在线新闻发布会上，Sarah A. Teichmann他是HCA国际联盟的联合创始人和主要领导人，也是英国剑桥威康桑格研究所的细胞遗传学负责人，他把这个项目的目标比作创建“人体的谷歌地图——所有细胞和组织的‘街景’地图。”
“(HCA)真正打开的是了解组织的所有荣耀的能力，”补充说特拉维夫Regev,他是该项目的联合创始人，也是基因泰克研究和早期开发的负责人。
专家们说，这些发现——以及那些有望跟进的发现——将有助于研究人员了解疾病、疫苗开发以及抗肿瘤免疫学和再生医学等领域。
例如，Teichmann说，这项研究已经揭示了“免疫细胞如何以新的和意想不到的方式发展”——在肠道、胸腺和其他组织中，而不仅仅是在骨髓中。
Regev说，细胞图谱在细胞水平上“帮助我们准确了解疾病发生的位置”。
“人们通常认为基因组是一个蓝图，但它实际上是一个部件列表，”斯蒂芬•地震Quake实验室是加州斯坦福大学的一个生物研究中心，他是该实验室的创始人之一。雷竞技app官网
在机器学习的帮助下，HCA研究人员能够将组织分离成单细胞进行分析，从而深入了解这些遗传“部分”如何在全身共同工作。
雷格夫补充说:“基因组是部件列表，但它不是操作员，而是细胞。”“一旦你有了基因，你就必须了解它们在哪里运作。”
雷格夫将HCA项目比作“人类基因组计划，但为21世纪而生”。
她说:“HCA是一个完全开放的过程，有来自83个国家的2000多名科学家。”“这在上世纪90年代是不可能的。”
专家说，细胞图谱对药物开发、基因治疗和细胞治疗尤其有价值。
奎克说:“如果你的目标是一个特定的细胞，你就想知道这个细胞在身体的其他什么地方表达。”
Regev补充说:“知道你的目标在哪里表达对防止毒性至关重要。”
在四项初步研究之一来自惠康桑格研究所(Wellcome Sanger Institute)的研究人员对33万个单个免疫细胞的RNA进行了测序，以更好地了解免疫细胞在不同组织中的功能。
Teichmann说:“通过比较来自同一捐献者的多个组织中的特定免疫细胞，我们发现了身体不同部位的记忆T(免疫)细胞的不同‘口味’，这可能对控制感染具有重大意义。”“我们公开的数据将有助于人类细胞图谱，并可以作为设计疫苗的框架，或改进免疫疗法的设计，以攻击癌症。”
在一个第二项研究在美国，由桑格研究所(Sanger institute)领导的研究团队绘制了一份关于人类免疫系统发育的全面图谱。这项研究包括了参与血液和免疫细胞形成的组织，并揭示了某些类型的细胞会随着人类年龄的增长而消失。研究人员表示，这一发现可以促进体外细胞工程和再生医学研究。
雷格夫领导了一个第三个研究它使用机器学习算法来分析冷冻细胞材料，克服了通常必须依赖新鲜组织进行分析的研究领域的一个重大障碍。布罗德研究所团队添加到图谱中的20万个细胞成功地与6000种单基因疾病和2000种复杂遗传疾病相关联。
Regev说，这项研究“为在单细胞水平上研究整个患者群体的组织开辟了道路。”
她说:“通过直接将细胞与人类疾病生物学和组织中的疾病风险基因联系起来，我们能够为多种疾病创建一个新的路线图。”
最后,一个研究奎克和陈·扎克伯格生物中心的同事使用活细胞的单细胞RNA测序来分析来自一个捐赠者的多个器官。
这使得在控制遗传背景、年龄和环境影响等因素的同时，可以比较不同的组织。
由此产生的细胞图谱包含400多种细胞类型，被称为“Tabula Sapiens”。
Quake说:“Tabula Sapiens是一个参考图集，它提供了人体24个器官中数百种细胞类型的分子定义。”
这些发现揭示了对细胞生物学的新见解，包括相同的基因如何不同地拼接到不同类型的细胞中，以及免疫细胞的克隆如何在组织中共享。