【Cell】史上最全人类肺细胞图谱问世！确定144 种细胞状态并揭示发育细胞与肺癌之间的新联系

本文为转化医学网原创，转载请注明出处

作者：Sophia

导读：许多疾病都是在发展过程中产生的。虽然健康成人和疾病成人的器官的单细图谱正在发掘关于肺的新信息，但人类肺在生命早期是如何形成的仍未得到充分探索。

12月8日，发表在《Cell》上的文章“A human fetal lung cell atlas uncovers proximal-distal gradients of differentiation and key regulators of epithelial fates”，提供了一种独特且可免费获得的资源——人类胎儿肺细胞图谱，不仅描述了肺部形成时产生的单个细胞，还描述了这些受基因控制的细胞发育全过程。

https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.11.005

研究背景

01

为了解肺细胞生理学奠定基础，在成人肺部健康和疾病中的细胞状态进行单细胞映射正在以越来越高的分辨率进行。成人肺的细胞更新率很低，使得难以捕获过渡状态和祖细胞。此外，还有一些发育特异性的细胞状态，这在成人中是不存在的。人类胚胎和胎儿肺的高分辨率细胞图谱将识别发育前体和祖细胞，并预测分化轨迹和潜在的基因调控网络，这将为研究成人体内平衡和疾病提供一个基线。

发育的最初几周非常动态，随着器官构建过程在各个阶段之间移动，细胞类型迅速出现和消失。要了解肺部的发育，有必要拥有所有肺细胞类型的图谱，包括处于不同发育阶段的瞬时细胞。

单细胞图谱

02

研究人员联合使用 scRNA-seq、scATAC-seq、Visium空间转录组学和杂交链反应 (HCR) 的mRNA 原位杂交技术，生成了人类肺部发育的高分辨率单细胞图谱。

结合这些数据源，研究人员能够在 5–22 个 pcw 肺样本中识别出 144 种细胞状态/类型。这些包括以前未表征的祖细胞状态、过渡种群和与人类小细胞肺癌 (SCLC) 亚型相关的神经内分泌细胞亚型。

随着时间的推移，研究人员观察到细胞成熟度增加，在成人肺中发现的许多细胞状态已经存在于 22 pcw。研究人员已经使用这个图谱来预测祖细胞状态、信号相互作用和谱系定义转录因子，并且展示了如何可以有效地测试使用一个遗传易处理的人类胎儿肺器官模型。

Kerstin Meyer 博士说：“我们的前沿单细胞研究提供了一个全面且质量极高的人类肺发育图谱。通过记录在成人肺中未发现的稍纵即逝的细胞, 它使我们能够看到细胞如何分化的细节，这在以前是不可能的。如果我们要充分了解疾病的根本原因，我们需要对人体各个阶段的细胞有一个完整的了解，而这个图谱可以帮助我们要做到这一点。”

未来前景

03

人类细胞图谱的联合创始人 Sarah Teichmann 博士说：“完整的人类细胞图谱详细描述了生命的各个阶段，将有助于解释人类健康和疾病的许多方面。这包括细胞，它们是生命早期形成的器官的组成部分，我们成年后会失去这些细胞。我们的发育肺细胞图谱使我们能够了解成年肺细胞经历的阶段和途径，以及这些早期阶段如何影响以后的疾病。这是对人类细胞图谱初稿的重要贡献。”

总之，这一高质量 ATAC-seq 图谱将为成人染色质可及性肺图谱的进一步分析提供基线，这一图谱是未来人类发展、再生和疾病分析的公共资源。

参考资料：

https://phys.org/news/2022-12-human-fetal-lung-cell-atlas.html

https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.11.005

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。