單細(xì)胞分析在呼吸系統(tǒng)疾病中的研究進(jìn)展

王諳 吳琦 陳懷永

天津醫(yī)科大學(xué)海河臨床學(xué)院 天津市肺臟再生醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室300350

呼吸系統(tǒng)疾病病死率在世界范圍內(nèi)逐年上升,每年約有700多萬(wàn)人死于呼吸系統(tǒng)疾病［1］。這些疾病通常是細(xì)胞內(nèi)在突變、細(xì)胞間作用改變、對(duì)環(huán)境損害的異常應(yīng)答、細(xì)胞類(lèi)型比例失調(diào)以及組織結(jié)構(gòu)紊亂的綜合結(jié)果［2］。已有報(bào)道稱(chēng),肺中存在40余種細(xì)胞類(lèi)型［3］。最近有關(guān)學(xué)者在人類(lèi)氣道壁上發(fā)現(xiàn)了一種豐度很低的新型上皮細(xì)胞類(lèi)型——離子細(xì)胞［4］,這得益于單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)強(qiáng)大的分析功能。單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)通過(guò)轉(zhuǎn)錄組擴(kuò)增進(jìn)行高通量測(cè)序,揭示單個(gè)細(xì)胞的基因表達(dá)狀態(tài),反映細(xì)胞間的異質(zhì)性和動(dòng)態(tài)互作,把組織病理學(xué)推向單細(xì)胞水平［2］。全面而深入地解析人類(lèi)肺組織及呼吸系統(tǒng)疾病模型動(dòng)物肺臟所有細(xì)胞類(lèi)型、功能和互作關(guān)系,有助于人們理解肺臟功能的基本原理,揭示呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)生與發(fā)展的機(jī)制。

1 單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)

作為單細(xì)胞系統(tǒng)生物學(xué)的一部分,單細(xì)胞測(cè)序的原理是將分離的單個(gè)細(xì)胞的微量遺傳基因進(jìn)行擴(kuò)增,獲得高覆蓋率的完整的基因組后,再進(jìn)行高通量測(cè)序,用于揭示細(xì)胞群體差異和細(xì)胞進(jìn)化的關(guān)系。單細(xì)胞測(cè)序已成為檢測(cè)細(xì)胞間基因異質(zhì)性的重要工具,它將計(jì)算科學(xué)、數(shù)學(xué)模型和高通量技術(shù)與細(xì)胞的生物學(xué)功能結(jié)合起來(lái)［5］。2002年,多項(xiàng)研究報(bào)道單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的基因芯片分析［6-9］。雖然基因芯片使全面分析單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組成為可能,但是它只能檢測(cè)已知基因,而且檢測(cè)的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍均有限［10］。……