浙江
人类心脏的发育需要不同组织区域在时间和空间上精确配合，可此前的研究大多只盯着单个细胞或者某一类细胞，对于多细胞群落如何组织以及它们怎么协同工作还缺少清楚的认识。2026年6月24日，中国医学科学院阜外医院聂宇教授团队在《Nature Communications》上发表了研究论文，他们用10× Visium空间转录组技术分析了8到15孕周的人类胚胎心脏，总共做了30张切片，拿到了6万多个空间点的转录组数据，构建了一个覆盖多个发育阶段的时空图谱。 中国医学科学院阜外医院聂宇/要泽昊、北京协和医学院陈厚早、北京大学徐成冉是共同通讯作者。
研究团队把每一个空间点看成一个小型细胞社区，里面大概有5到10个相邻细胞。他们用聚类方法把这些点分成了10个主要的心脏区域，比如心室、心房、瓣膜、冠状动脉、心外膜和心包等等。他们又拿已发表的单细胞数据做参考，用了几种不同方法去验证这些分区的细胞组成，发现每个分区里细胞类型跟预期的很吻合。心室区域高表达MYH7和COX6A2这些跟收缩和代谢有关的基因，心房区域则高表达MYH6和GJA5，这跟它们不同的结构和电生理特点是对应的。他们还看到冠状动脉附近的区域高表达CLDN5和CLEC14A，瓣膜区域则高表达PENK和FMOD，这些基因分别跟血管内皮和细胞外基质相关。
在心室里面，研究团队进一步细分出了8个亚群，包括左右心室的致密层和小梁层、还有乳头肌和房室平面等结构。左心室致密层的斑点同时覆盖了室间隔和左心室游离壁，这两个地方的转录谱非常相似，只有少数基因有差异，比如HAND1在游离壁里更高一些。乳头肌这个区域表达了很多ACTA1和MYL2，这两种蛋白跟收缩有关，并且从乳头肌根部到尖端，这些基因的表达是慢慢升高的，而NPPA和MYL7则逐渐降低。房室平面高表达ASPN和SPON1，富含细胞外基质和TGF-β信号，它还和乳头肌一起被跟二尖瓣脱垂的遗传风险联系上了——研究团队把空间数据和全基因组关联数据结合起来，发现二尖瓣脱垂相关的遗传信号最集中在这两个区域，ALPK3这个基因在它们里面的特异性得分最高。
研究团队还跟踪了心室从心内膜到心外膜的转录变化。他们发现心内膜是一个中心起点，从这里出发，左右心室分别沿着两个分支向外延伸，伪时间的变化和实际的组织深度基本吻合。沿着这个方向，基因表达是慢慢变化的，不是突然跳跃的。致密心肌富集了ATP代谢相关的基因，而小梁心肌则富集了TBX20和HAND1这些转录因子。他们还发现左右心室虽然起源不同，但它们的发育轨迹高度相似，只有少数几个基因在不同时间点有差异。另外，他们还找到了一些转录因子沿着心内膜到心外膜的方向梯度上升，比如JARID2和IRF6。其中IRF6在心脏里之前没人研究过，研究团队做了体外实验，发现过表达IRF6会让小梁心肌的标志基因下降，致密心肌的标志基因上升，说明它可能在小梁向致密转变的过程中发挥了作用。
随着发育时间的推移，心室各区共享一套共同的成熟程序——收缩相关的基因和脂质代谢通路逐渐增强，而细胞周期和蛋白质翻译相关的基因逐渐减弱，这表明心肌细胞正从增殖状态转向功能特化的状态。在这套共享程序之上，不同区域还有各自的特色：房室平面额外表达了一些跟传导系统和隔膜发育相关的基因，心内膜则特异地表达了PIEZO1和COL1A1等跟机械感知和细胞外基质相关的基因。在心房区，研究团队也分出了8个亚群，其中房室管高表达RSPO3和BMP2，同时具备心内膜垫形成和传导系统发育相关的功能，希氏束则处在一个慢传导和快传导之间的过渡状态。
这项研究把空间转录组数据当作多细胞群落的快照来解读，揭示了心室壁存在连续梯度式的转录变化，并且各个区域在发育中既有同步的成熟进程，又有局部的功能特化。这些发现为理解人类心脏的发育规律和先天性心脏病的起源提供了新的线索。
READING
BioPeers
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
