科學家繪制世界首個人類細胞圖譜

世界首個人類細胞圖譜在浙大繪制成功。浙江大學醫學院郭國驥教授團隊的這項研究成果在線發表于《自然》。

而在兩年前，該研究團隊在《細胞》上發表了世界首個小鼠細胞圖譜。

“這項工作概括地說就是人體細胞數字化?！惫鶉K表示，“我們能用數字矩陣描述每一個細胞的特征，并對它們進行系統性的分類。發現了一些特殊的表達模式，并定義了30 多種新細胞種類。”

郭國驥介紹，該成果主要是源于團隊及合作者30 多人近兩年來夜以繼日的奮斗。

該論文建立了人類細胞圖譜的基本框架；發現成人非免疫細胞的廣泛免疫激活；提出體內干細胞和祖細胞的分化過程是一個細胞基因表達從混亂到有序的過程；并認為基因組中的調節子預先決定了分化終端的穩定狀態。

談及譜圖對醫學的臨床應用，郭國驥說，“我們現在建立的是正常細胞的單細胞轉錄組的數據庫，可以用于再生醫學種子細胞的鑒定。未來如推廣到疾病細胞圖譜，便有可能的運用到疾病的單細胞水平診斷上。細胞圖譜的數據對于理解疾病的發生會有重要的意義，但臨床治療方面的應用尚需要更多的積累。”

團隊對60 種人體組織樣品和7 種細胞培養樣品進行了Microwell-seq 高通量單細胞測序分析，系統性地繪制了跨越胚胎和成年兩個時期、涵蓋八大系統的人類細胞圖譜。

通過這張圖譜，團隊發現，多種成人的上皮、內皮和基質細胞在組織中似乎扮演著免疫細胞的角色。

此外，通過跨時期、跨組織和跨物種的細胞圖譜分析，團隊揭示了一個普適性的哺乳動物細胞命運決定機制：干細胞和祖細胞的轉錄狀態混雜且隨機，而分化和成熟細胞的轉錄狀態就變得分明且穩定，也就是說，細胞分化經歷了一個從混亂到有序的發展過程。

該研究首次從單細胞水平上全面分析了胚胎和成年時期的人體細胞種類，研究數據將成為探索細胞命運決定機制的資源寶庫，研究方法將對人體正常與疾病細胞狀態的鑒定帶來深遠影響。

郭國驥團隊運用自主研發的Microwell-seq 高通量單細胞分析平臺，建立了70 多萬個單細胞的轉錄組數據庫，鑒定了人體100余種細胞大類和800 余種細胞亞類。

同時，團隊開發了scHCL 單細胞比對系統用于人體細胞類型的識別，并搭建了人類細胞藍圖網站。

郭國驥說：“我們的工作在測序深度和細胞數目上都存在局限性，但是在跨組織和跨物種的數據可比性上有較大優勢。完美版的人類細胞圖譜還應該整合空間信息、多組學數據和人群分析，這需要全世界科學家的共同努力。”