导读

我们的身体就像一个细胞宇宙，每一个细胞都像宇宙中的行星，扮演着独特的角色，守护着生命的运转。看似普通的细胞实则蕴含着无尽的奥秘，等待科学家去揭开它们神秘的面纱。

为此，科学家们发起了一项挑战——人类生物分子图谱计划（HuBMAP）。这项野心勃勃的计划致力于绘制整个人体细胞的排列方式，揭示各种类型细胞之间错综复杂的关系。

近日，这项计划迎来了新的突破，研究人员在《自然》杂志上连发三篇论文，绘制了人体肠道、肾脏和母胎界面的参考细胞图谱。这些图谱为研究人体生物学和治疗疾病的前进道路上点亮了一盏明灯。

周晨 | 撰文

“人类基因组计划”为医学和疾病研究带来了无数新的可能。然而，科学家们并未止步于此，此后进行了一些大科学计划，包括开启细胞生物学界的“登月计划”——人类生物分子图谱计划（HuBMAP）。

人类生物分子图谱计划旨在开发一个全球开放的平台，致力于绘制整个人体的细胞排列方式，帮助科学家更好地理解细胞的工作原理、细胞间的关系以及如何影响个体的健康。

7月20日，该计划取得了新进展，在《自然》（Nature）上连发三篇论文，揭示了人体肠道、肾脏和母胎界面的参考细胞图谱。

首先，介绍人体肠道细胞。

来自斯坦福医学院生物医学数据科学系的迈克尔·斯奈德（Michael Snyder）团队研究了人体肠道的多个部位，揭示了肠道发挥功能所必需的复杂而多样的细胞组成。

肠道是一个非常复杂的器官，它不仅参与消化，还扮演着免疫系统的重要角色。不同位置的肠道具有不同的结构和功能。斯奈德团队对来自9位个体的8个肠道部位进行了分析，发现了巨大的差异。

8个供体的平均细胞类型百分比。（a）免疫（b）和上皮（c）区室

研究人员发现了新的上皮细胞亚型，并观察到不同细胞类型形成的特定“社区”。这些“社区”在调节免疫应答方面具有特异性。这种免疫应答特异性能够让免疫系统针对特定的抗原进行识别和攻击，而不是攻击身体中的所有细胞，在对抗感染和疾病方面有着非常亮眼的表现。

肠道切片

其次，介绍人体肾脏细胞。

华盛顿大学的肾脏翻译研究中心桑贾伊·贾恩（Sanjay Jain）团队对肾脏细胞展开了研究，他们分析了45位健康和48位患者的人体肾脏，并绘制了肾脏不同区域的51种主要细胞类型的单细胞和空间图谱。

用于生成人类肾脏细胞图谱的技术概述

关于健康参考肾脏的维胺数据

研究人员发现，肾脏的损伤会引发肾细胞的变化，从而对肾脏功能产生影响。他们观察到在急性或慢性损伤下，肾脏中的细胞状态会发生变化，并形成不同的细胞“社区”，包括免疫细胞、基质细胞和上皮细胞。这些不同的细胞“社区”的状态与肾脏的修复成功率息息相关。

最后，介绍母胎界面部分的细胞，这也是胎盘和子宫之间的关键区域。

斯坦福大学病理学系的迈克尔·安杰洛（Michael Angelo）团队分析了来自66个人体母胎界面样本，约50万个细胞和588个动脉，构建了人类胎盘在妊娠前半期的图谱。

该团队的研究主要集中在母胎界面部分，这是胎盘和子宫之间的关键区域，它在胎儿发育过程中起着至关重要的作用。安杰洛团队绘制的细胞图谱涵盖了从妊娠6周到20周不同发育阶段的数据，揭示了胎盘和免疫细胞之间的相互作用。这一发现也能够为我们解答一个疑惑：为什么母体免疫细胞能够支持母体和胎儿完全不同细胞的共存。

妊娠6周和20周时子宫内的人类胚胎图

子宫内膜的多路成像揭示了母体-胎儿界面的免疫耐受有利成分

当然，这三篇论文也只是人类生物分子图谱计划发布的一系列论文中的一部分，这个计划的研究也非常有意义，可以说是揭示了不同类型细胞的排列方式以及它们与人体各种组织和器官之间的相互作用，为研究人体生物学和疾病提供了宝贵资源。

该计划和研究成果受到了业内的一致“好评”。威康桑格研究所的Roser Vento-Tormo和Roser Vilarrasa-Blasi在一篇评论文章中指出，这三个参考细胞图谱的发布为我们对疾病的认识提供了新的推动力，“通过定义与疾病相关细胞状态的空间位置，有望推动我们对疾病的理解”。

同时，这两位学者也表示期待来自其他组织图谱的发布。她们也强调进一步验证更多样本的必要性，通过检验更多样本来“建立细胞组织和功能在健康和疾病中的可靠关联”。

参考资料

1.Organization of the human intestine at single-cell resolution.Nature.

2.An atlas of healthy and injured cell states and niches in the human kidney.Nature.

3.A spatially resolved timeline of the human maternal–fetal interface.Nature.

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重磅！《自然》三篇论文，揭示人体肠道、肾脏和母胎界面的细胞图谱