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研究人员检测了小肠中5.3万多个细胞的基因表达，为了解炎症性肠病和食物过敏的生物学机制提供了丰富的参考资料。 小肠图 我们肠道上皮是人体内多样性最高，最具活力的组织之一, 作为机体与外界的主要界面之一，组成了一个细胞的生态系统。 为了更好地理解这些复杂的组织及其功能，还有影响它的疾病，麻省理工学院、哈佛大学和麻省总医院研究人员领导的一个研究团队通过分析从小鼠肠道或肠道类器官中取样的5.3万多个单独的细胞，完成了一张高分辨率、以构成小肠的细胞基因表达为基础的细胞图谱。这为研究影响肠道疾病的各种生物学条件提供参考, 如炎症性肠病、小肠癌、乳糜泻（celiac disease）和食物过敏，也增强了我们对肠道细胞产生激素和其他信号的理解, 并为肠道如何对不同入侵病原菌做出应答提供了新的线索。 这一重要成果公布在11月8日的Nature杂志上，由麻省总医院Aviv Regev领导完成，此前Regev还曾与张锋一道，报道了新测序技术Div-Seq的最新成果。 肠道执行的功能很多, 包括吸收养分, 产生身体的许多激素, 并拒绝有毒物质和病原体的入侵。为此, 它需要依赖于许多特殊细胞的活性和互动。其中一些细胞是我们所知的, 但迄今仍有不解之谜。 scRNA-seq 在这篇文章中，研究人员通过大量的单细胞转录组RNA测序 (scRNA-seq)揭示了之前未知的细胞亚型，并详细说明了细菌和病原体入侵感染时，小肠上皮发生的变化。scRNA-seq是一套有效的基因组技术, 能够识别个体细胞内的特定基因表达谱。 Aviv Regev表示，“每一个新技术都是更详细的研究细胞和组织的一个新机会, 这能帮助我们提出新的生物学问题, 或重新审视旧的问题。” “我们希望利用单细胞RNA测序技术，在更深层次里了解什么是正常的肠道组织。有了这个基线, 我们就可以开始分析疾病了。” 文章的另外一位作者，博士后 Moshe Biton说，“肠道上皮与免疫系统，以及肠道微生物都有联系, 因此肠道是细胞连接的主要中枢, 对我们来说了解健康和疾病的肠道生理是非常重要的。而且这也是一个我们研究多时的组织，我们对其的了解不少，现在我们需要重新审视它, 看看我们是否可以通过scRNA-seq找到新的东西。” 新的细胞类型 利用这一技术，研究人员共同获得了总共53,193个小肠上皮细胞的表达谱。利用这一数据，他们针对已知的细胞类型 (如肠道细胞、杯状细胞、潘氏细胞（Paneth cells）、塔夫细胞（tuft cells）)，特定的细胞亚型或种群 (如细不同成熟阶的肠道细胞段) 和稀有细胞（如M细胞）的表达特征进行了精确的描述。 “这项研究的一大成果就是对与每个上皮细胞类型相关的已知，之前未知的感应分子进行了归类，我们希望这对靶向代谢失序疾病的药物设计有一定帮助，”文章作者之一Nogal Rogel说。 研究数据还发现了之前无法识别的细胞亚型，并为其分类提供了信息，比如说，研究小组发现了一种新型的化学传感塔夫细胞，这种细胞能帮助提醒免疫系统，出现了感染，或者出现了其它形式的损伤。之前科学家们认为这些细胞亚型的标记对于免疫细胞来说是唯一，这些标记也许有助于提醒入侵的病原菌和过敏原。 “我们惊讶地看到, TSLP基因（编码上皮诱导炎症有关的一种细胞因子）的表达与特殊塔夫细胞亚型不同，这表明这种近期发现的细胞可能是‘望风’细胞”。 此外, 研究还显示, 肠道分泌激素的肠分泌细胞 (EECs)此前的分类依据是只表达一种激素，但实际上它们可以一次分泌多种激素。 研究人员还将研究延伸到了其它部位，例如,他们发现产生ghrelin (引发饥饿) 的EECs会在小肠的开始处 (十二指肠靠近胃部) 进行聚集，而那些产生YY (引发饱腹感)则在远端 (回肠) 附近聚集。 细胞图谱 当Regev还是以色列特拉维夫大学的本科生时，她选择了一个先进的跨学科项目，让她可以同时学习多个学科，跳过学士学位，直接攻读硕士，之后她进入了哈佛大学，拥有属于自己的独立的小团队，这使她能够决定自己的研究课题。她着重于通过观察细胞中基因产生的RNA分子来分析遗传网络，逐渐开始了细胞图谱的绘制，目前她已经成为了人体细胞图谱计划（Human Cell Atlas）的联合负责人。该项目计划对人体各种细胞的RNA进行测序，然后使用这些基因表达谱将细胞分类，定义新的细胞，并绘制所有细胞及其分子在空间上的组织方式。 |
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