4月14日，在深圳國家基因庫舉行了一場關(guān)于“細(xì)胞地圖”的發(fā)布會。就在前一天，由深圳華大生命科學(xué)研究院主導(dǎo)、多國科研團隊共同參與的獼猴全身器官細(xì)胞圖譜發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)。

據(jù)悉，這是全球首個非人靈長類動物的全身器官細(xì)胞圖譜，將被用于物種進化、人類疾病以及藥物評價和篩選相關(guān)的研究，為人類更好地探究生命的進化提供了可能。

測序114萬個細(xì)胞

如果說21世紀(jì)初，人類基因組草圖的問世為生命科學(xué)研究譜寫了一本生命“天書”，為生命數(shù)字化提供了基礎(chǔ)，此次發(fā)布的細(xì)胞圖譜則更像一張地圖，幫助全面解碼細(xì)胞的數(shù)字化特征。

細(xì)胞攜帶著生物體的遺傳信息，然而目前人類對自身細(xì)胞的認(rèn)識還很有限。為此，研究人員將目光投向了和人的基因相似度高達(dá)93%的獼猴，繪制了一張獼猴的全身器官的細(xì)胞圖譜。

“有了這張‘地圖’，就相當(dāng)于有了一個探索生命細(xì)胞分辨率的高精度儀器，可以看到每個器官都有哪些細(xì)胞，還可以精細(xì)到每個細(xì)胞里具體的分子特征及與其他細(xì)胞的互作關(guān)系。”論文的第一作者、深圳華大生命科學(xué)研究院韓磊博士介紹道，“這為我們更好地認(rèn)識生命的基本結(jié)構(gòu)，探究疾病和細(xì)胞的關(guān)系打下了基礎(chǔ)，也為疾病的精準(zhǔn)治療提供了新的方向。”

此次研究對成年獼猴的45個器官約114萬個細(xì)胞進行了單細(xì)胞測序分析，將其分成了113種主要細(xì)胞類型和463種細(xì)胞亞類，并搭建了非人靈長類動物百萬單細(xì)胞交互式資源網(wǎng)站。

“非人靈長類動物相比其他模式動物，在人類疾病特別是認(rèn)知和神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究中具有顯著優(yōu)勢，” 論文的共同通訊作者之一、深圳華大生命科學(xué)研究院劉龍奇表示，“獼猴全細(xì)胞圖譜將為人類疾病機制和臨床前研究提供豐富的信息，開拓新的視野。”

為疾病治療提供新方向

據(jù)悉，該圖譜的繪制，離不開兩大利器：單細(xì)胞測序技術(shù)的進步和測序成本的下降。

過去，要繪制這樣一張“地圖”，需要大量的時間及高昂的實驗成本。如今，基于華大自主開發(fā)的單細(xì)胞建庫平臺和DNBSEQ測序技術(shù)，世界各地的領(lǐng)域?qū)＜壹翱蒲泄ぷ髡呖梢砸缘统杀?、高通量、高靈敏度和準(zhǔn)確性的方法進行大規(guī)模的單細(xì)胞測序分析，為整個生命科學(xué)領(lǐng)域提供了一系列寶貴的數(shù)據(jù)資源。

談到此次研究的意義，華大提到了三個方面。

第一是為器官損傷修復(fù)提供方向。我們身體里的各個組織中存在著許多共有的細(xì)胞類型，這些細(xì)胞類型由于所處的組織環(huán)境不同具有不同的分子特征。比如肝臟和腎臟有一部分細(xì)胞的類型可能是相同的。利用非人靈長類細(xì)胞圖譜，研究者找到了各個組織的共有細(xì)胞類型及其特有標(biāo)簽(特異性標(biāo)記基因)，這對于了解這些共有細(xì)胞在不同組織里發(fā)揮不同功能提供了分子層面的證據(jù)。

第二是為預(yù)防和治療病毒性傳染病及遺傳疾病提供數(shù)據(jù)支持?；谠搱D譜，研究人員構(gòu)建了包含新冠、乙肝、狂犬病毒等126種病毒易感細(xì)胞類型的病毒數(shù)據(jù)庫，這就像一本“病毒字典”，有了它，醫(yī)生在檢查新冠肺炎確診患者肺部情況的時候，可能也會同步檢查腎臟、肝臟和膽囊。

第三是為縮短藥物研發(fā)時間提供助力。通過這個細(xì)胞圖譜，研究人員可以針對靶向細(xì)胞檢測該細(xì)胞對藥物的反應(yīng)，從而快速選出幾種有效的藥物，再進行動物試驗。這將大大縮短大規(guī)模藥物篩選的時間，有助于靶向藥的研發(fā)和精準(zhǔn)治療。

“大規(guī)模細(xì)胞圖譜的繪制工作，對于我們理解器官結(jié)構(gòu)組成、胚胎發(fā)育和衰老、人類疾病及生命演化等都具有重要的意義。未來我們還將開發(fā)更高通量的單細(xì)胞技術(shù)以及具備空間分辨率的多組學(xué)技術(shù)，為全面構(gòu)建生命單細(xì)胞分辨率的時空圖譜提供重要工具。”論文的共同通訊作者之一、深圳華大生命科學(xué)研究院院長徐訊表示。

6國團隊合作成果

劉龍奇告訴記者，此次研究中提到的單細(xì)胞技術(shù)，除了全面系統(tǒng)地繪制更多物資的細(xì)胞圖譜，未來還將發(fā)揮越來越重要的作用。

“單細(xì)胞工具可以幫助我們進行疾病的診斷、治療。比如目前去醫(yī)院做血常規(guī)，基本都是一些生化指標(biāo)、細(xì)胞技術(shù)指標(biāo)。但實際上一管血里有100萬個細(xì)胞，其中大部分都是免疫細(xì)胞，它是人體健康的前哨，能夠指征人體跟什么樣的系統(tǒng)、病毒有接觸，人體是不是哪些器官發(fā)生了癌變，是不是有腫瘤的產(chǎn)生，這些免疫細(xì)胞里都可以反映這些信息。”劉龍奇說，隨著工具成本的下降，以及大人群圖譜繪制工作的不斷擴大，或許血常規(guī)可以告訴我們更多健康信息。

記者了解到，本次研究是一項國際合作項目，由來自6個國家的35個科研團隊共同參與完成，包括華大研究院、國家基因庫、吉林大學(xué)、瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院、英國劍橋大學(xué)、西班牙ICREA研究所等。(記者 袁斯茹)

關(guān)鍵詞： 獼猴圖譜 人類醫(yī)療 獼猴全身器官細(xì)胞圖譜 非人靈長類動物全身器官細(xì)胞圖譜