科学研究

良渚实验室郭国骥团队在《STTT》杂志发表述评

发布日期:2023-11-11 点击次数:

在最近发表于《自然》杂志的三篇系列论文中,人类生物分子图谱计划(HuBMAP)联盟报告了三种多模态单细胞和空间图谱,为研究健康和疾病状态下的人体器官提供了新标准。

2023年11月10日,良渚实验室王晶晶研究员和良渚实验室/浙江大学郭国骥教授受邀在国际著名学术期刊《Signal Transduction and Targeted Therapy》(STTT,影响因子为39.3)上发表了针对该系列研究的亮点评述(Research Highlight)。题目为:Single-cell genomics: the human biomolecular and cell atlases。


微信图片_20231113100108.png


2020年,浙江大学团队发布了首版人类细胞图谱(Nature, 2020)。2022年,人类细胞图谱计划 (HCA)发表了国际联合团队在该领域的进一步成就。Tabula Sapiens 联盟构建了一个泛器官人类单细胞图谱,称为 Tabula Sapiens(Science, 2022a)。他们从多个器官捐献者收集了500,000个活细胞,描绘了24个组织中的400多种细胞类型。与此同时,剑桥大学的团队分析了来自 12名成年捐赠者16个组织的330,000个免疫细胞,揭示了100 种不同的细胞类型及其分布(Science, 2022b)。随着单细胞技术的不断发展,现在可以将多组学的信息整合到转录组图谱中,例如:空间组学、表观组学和蛋白质组学。

最近的研究中,来自在HuBMAP联盟的Lake等人构建了跨越肾脏皮质髓质轴的广泛单细胞图谱,涵盖了从健康到急性肾损伤(AKI)和慢性肾病(CKD)的一系列疾病范围(Nature, 2023a)。空间图谱揭示了肾小管损伤后不良的修复状态可能会影响肾小管的形成,导致疾病进展。此外,他们还研究了修复不良的细胞与邻近基质和炎症细胞之间的细胞间通讯,并提出细胞衰老可能是导致肾衰竭的潜在机制。

另一方面,Hickey等人绘制了目前最全面的肠道单细胞多组学图谱(Nature, 2023b)。这项研究揭示了肠道细胞组成从胃到直肠的空间异质性,同时发现了新的分泌细胞亚型。值得注意的是,作者还观察到免疫细胞在肠道表现出空间限制和分区。

同时,Greenbaum等人采用多重离子束成像 (MIBI) 构建了母体在怀孕前期(6至 20 周)母胎界面的时空细胞图谱(Nature, 2023c),详尽描述了孕早期动脉重塑过程以及母体免疫细胞组成随着时间发生的显著变化。这项研究解释了胎儿细胞如何侵入和重塑母体子宫的血管,以及母体免疫细胞如何建立子宫和胎盘之间的耐受。


微信图片_20231113100601.png


总之,人类细胞/生物分子图谱帮助我们理解人类细胞命运调控的错综复杂。然而,当前的研究在整合跨平台、跨实验室和跨组学数据方面仍面临着重大挑战。应用人工智能(AI)来解释和建模复杂的图谱数据,可能有助于实现人类生物学的单细胞水平预测。日益完善的人类细胞图谱将有助于推进疾病诊断和个性化医疗,为医学和生物学领域带来更多突破性的进展。

良渚实验室特聘研究员王晶晶与良渚实验室/浙江大学基础医学院郭国骥教授为本文的通讯作者。浙江大学基础医学院2020级直博生梅雨晴为第一作者。该项目得到了国家自然科学基金的支持。