通过大规模的合作,研究人员编制了迄今为止最完整的健康人类细胞图谱,绘制了 33 个不同器官中超过 100 万个细胞的位置图。
这一令人难以置信的壮举形成了一个全面的参考,帮助我们更好地了解人类健康、疾病、治疗和疫苗,旨在绘制人体中的每种细胞类型,作为国际研究的一部分。人体细胞图谱。
“你可以把它想象成人体的谷歌地图,”威康桑格研究所细胞遗传学家莎拉·泰克曼在新闻发布会上说。
“这实际上是我们的目标是单个细胞及其在组织中的位置的街道地图视图。”
四项研究涉及 83 个国家的 2,300 多名研究人员,利用改进的实验室技术和先进技术绘制、比较和深入挖掘生命的基本组成部分:细胞。
新算法对于帮助他们在混乱的生物噪音中找出重要的分子模式至关重要。
“人们常常认为基因组是生物体的蓝图,但这并不正确。基因组更像是一个部件列表,因为每种细胞类型都使用不同的部件集,”斯坦福大学生物工程师 Steve Quake 在新闻发布会上解释道。
“我们在这里能够共同做的是帮助理解和解释基因组的不同部分如何用于定义不同的细胞类型,并为我们在这些论文中共同研究的所有不同细胞类型创建分子定义。”
感谢组织捐赠者的慷慨帮助而编制的庞大数据集,将使我们能够在这些细胞之间建立联系,从而对我们的生物过程和导致疾病的破坏有一个更完整、更全面的视角。
例如,“我们的 DNA 中可能存在身体所有细胞共有的遗传变异,但疾病本身只会在某些组织、某些器官中表现出来,而这种情况的发生是基于细胞实际上携带的基因。”使用,”麻省理工学院计算生物学家 Aviv Regev 指出。
她的研究由麻省理工学院计算生物学家 Gökcen Eraslan 领导,开发了实验过程来准确地分析比以往更多的细胞类型,以帮助编译和搜索图谱。
“在我们的研究中,我们已经证明这种方法可以产生关于细胞和组织在许多疾病中的作用的重要见解,这将引发新的科学和生物医学调查,旨在实现医学革命的共同目标,”说雷吉夫。
健康细胞图谱已经揭示了新的细胞类型、细胞通讯模式、组织特异性细胞特征、微生物组模式、对疾病重要的细胞状态等等。
研究人员通过实验补充了他们的发现,例如对信号分子的测试来证实他们的发现。
其中一个名为 Tabula Sapiens 的数据集包含 400 种不同细胞类型的分子图谱(每种类型均由专家成像和注释),这些图谱是通过对近 50 万活细胞的单细胞 RNA 测序获得的。
它揭示了一些细胞类型如何彼此相似,无论它们在体内的哪个位置被发现,而其他细胞类型在不同组织中却彼此截然不同。
虽然研究人员已经发现了许多潜伏在疾病背后的基因,但我们对这些基因所体现的组织和环境仍然知之甚少。细胞作图数据集使研究人员能够识别这些组织并研究哪些类型的细胞共同参与形成疾病,为治疗提供更多靶点。
雷格夫解释说,更重要的是,健康的细胞图谱还可以揭示治疗的目标分子在体内的其他部位表达,使我们能够了解是否会出现毒性。
奎克说:“我们还借此机会研究了肠道中的非人类细胞,即微生物组,作为位置的函数。”
“当你穿过肠道时,这个物种的结构非常丰富和复杂。”
我们的共生微生物发挥着对我们的健康起着巨大的作用。
新发现已在一系列论文中进行了描述; 几个团队专门关注免疫系统,从发育的角度寻找免疫细胞的位置以及它们如何成熟。
基因组学家索陈渠及其团队发现了一种新型免疫细胞,它似乎参与识别自身抗原。 泰克曼怀疑它的作用涉及引导免疫系统对我们自己的健康组织产生耐受性。
这些只是健康细胞图谱令人兴奋的可能应用的几个例子,随着经验丰富的新科学家继续在此基础上发展,还会有更多的东西有待发现。
雷格夫说:“人类细胞图谱非常致力于涵盖人类的变异,而不仅仅是狭隘的视角。” “但现在还处于早期阶段。”
“变异将成为下一代人类细胞图谱,”泰希曼补充道。