人类肺部发育的新空间细胞图谱可识别144种细胞状态

发育中的人类肺部已被绘制出前所未有的详细图谱，确定了生命早期阶段的144种细胞状态，并揭示了发育细胞与肺癌之间的新联系。

在这项最新研究中，这是人类细胞图谱计划的一部分，旨在绘制人体中的每种细胞类型，威康桑格研究所、EMBL欧洲生物信息学研究所(EMBL-EBI)和剑桥大学Gurdon研究所的研究人员，和合作者，检查了哪些基因在肺部发育的不同阶段被激活，一次一个细胞。他们将其与精确定位细胞确切位置的空间技术相结合，创建了发育肺细胞图谱，展示了呼吸系统是如何形成的。

该图谱于今天(2022年12月8日)在Cell上发表，提供了一种独特且可免费获得的资源，它不仅描述了肺部形成时产生的单个细胞，还描述了这些过程如何受基因控制。

这本非常详细的地图集可作为健康肺部发育的指南，并可用作研究肺部疾病起源的基线。它还可用于创建新模型来研究肺部状况和测试潜在疗法。

许多疾病的起源都是在发育过程中发生的。虽然健康和疾病成人器官的单细胞图谱正在挖掘关于肺的新信息，但人类肺在生命早期是如何形成的仍未得到充分探索。

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。

为了创建这个发育肺细胞图谱，WellcomeSangerInstitute的研究人员和合作者将早期细胞的单细胞测序与空间技术相结合，生成了肺发育的深度数据集。这种公开可用的资源描述了哪些细胞类型存在于正在发育的肺结构中，以及这些细胞类型是如何被调节的。

该团队确定了144种细胞类型，例如中间细胞和过渡细胞类型，包括一种可能与生命后期人类小细胞肺癌的发展有关的亚型。

该团队使用图谱预测肺细胞如何发育，尤其是哪些基因是推动这一过程的关键因素。然后，他们使用类器官模型来验证新出现的假设，证明该图谱可用于准确预测参与组织发育的阶段和细胞。

另一项研究正在使用该数据集来调查新生儿肺部疾病，目的是揭示有关因果机制的见解并开发新的类器官模型以帮助进一步研究。

来自WellcomeSanger研究所和EMBL欧洲生物信息学研究所(EMBL-EBI)的共同第一作者PengHe博士说：“我们的高分辨率计算分析已经确定了发育中的人类肺部中以前未被描述和罕见的人群。在这些新人群中,我们发现了一种与成人中一种知之甚少的小肺癌相关的疾病。虽然需要进一步研究来了解这种联系，但这显示了对发育和疾病共有机制的重要见解，这些机制可以使用我们独特的细胞发现图集。除此之外，通过包括染色质可及性数据和体外微扰实验，我们的工作展示了关键转录因子如何单独决定谱系选择，让我们开始了解控制分化途径的监管逻辑。”

我们尖端的单细胞研究提供了全面且质量极高的人类肺发育数据集。通过记录在成人肺中未发现的转瞬即逝的细胞，它使我们能够详细了解细胞如何分化，这在以前是不可能的。如果我们要完全了解疾病的根本原因，我们需要全面了解人体各个阶段的细胞，而这本图谱可以帮助我们做到这一点。”

来自WellcomeSanger研究所的共同资深作者、人类细胞图谱的联合创始人SarahTeichmann博士说：“完整的人类细胞图谱，详细说明了生命的各个阶段，将有助于解释人类健康和疾病的许多方面。这包括在生命早期形成时作为器官组成部分的细胞，我们在成年后就失去了这些细胞。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，以及这些早期细胞如何阶段会影响以后的疾病。这是对人类细胞图谱初稿的重要贡献。”