肝脏是人体最大、机能最广泛的器官之一。它将我们食品中的糖、蛋白和脂肪转化为对身体有效的肉体，并将它们截留到细胞中。肝脏除了在人体改变方式中弘扬感化外，照旧一种免疫器官，对血液的排毒是必不行少的。最引人注指标是，当仅为原始品质的25%时，肝脏是仅有能够恢复到副本大小的内脏器官。
肝病是世界上最大的康健问题之一，也是出世的首要缘故原由。在德国，最多有500万患者患了脂肪肝、肝癌或肝炎。虽然肝脏对人类健康具有极大的必要性，但是健康与染病机关中肝细胞类型的多样性以及关连的份子和细胞过程尚无获取紧缺研究。
图片来自MPI of Immunobiology and Epigenetics, Freiburg, Grün。
如今，在一项新的研讨中，来自德国弗赖堡大学、马克斯普朗克免疫生物学与表观遗传学研讨所与法国斯特拉斯堡大学的研究职员提供了人类肝脏机关的完整细胞图谱。经由运用所谓的单细胞RNA测序武艺，马克斯普朗克免疫生物学与表观遗传学研究所的Dominic Grün团队与斯特拉斯堡大学的Thomas F. Baumert团队告捷地建树出康健人肝脏中细胞群体的详细图谱。基于对来自9绅士类供者的1万个细胞的剖析，这类细胞图谱表示了全体需要的肝细胞类型，蕴含肝实质细胞（hepatocyte，肝脏中的首要代谢细胞）、血管内皮细胞、肝脏驻留巨噬细胞和其他的免疫细胞类型，以及胆管细胞和肝上皮祖细胞。哄骗这些数据，人们可以以屈指可数的鉴识率捉拿细胞类型和细胞状态的多样性，并领略它们在发育历程中或疾病停顿历程中如何发生更动。关连研讨终归于2019年7月10日在线公布在Nature期刊上，论文问题为“A human liver cell atlas reveals heterogeneity and epithelial progenitors”。
细胞指纹
这些研究职员还在所谓的类似细胞类型的个别细胞中发明了惊人的多样性。他们发现了肝实质细胞、血管内皮细胞和巨噬细胞的新亚型：尽管它们的形态外表几乎不有差异，然而它们具有一致的基因表述谱。这些发现是由于试验和计较单细胞阐发门径取得的重大搁浅而得以完成的，这些方法能够在高区别率下检测细胞。
在单细胞RNA测序中，将待研究的器官机关解离成单个细胞；接下来将这些细胞聚集并别离测序。这种测序用于肯定每一个基因发生的多少个mRNA分子存在于细胞中。Grün解释道，“mRNA将储存在DNA中的近景传递到卵白制造工厂中。通过测量细胞在某个岁月点中具有哪些RNA份子，咱们能够剖断出哪些基因是有活性的。这为咱们供给了一种指纹来让我们片面相熟每一个细胞的性质。这能够让我们理解细胞执行哪些从命，它如何受到调节，以及当疾发病生时会发生什么。”
以这类方式获得的数据不只极度普及，而且十分芜杂，这是因为必须同时定量必然和解释数千个细胞中数千个基因发作的RNA份子。最近几年来，Grün开拓了量身定制的算法，这有助于他和他的团队阐发这些差别的细胞类型并相熟它们的发育途径。
鉴定出肝细胞的祖细胞
操纵这些细胞指纹，Grün团队还鉴定出一个胆管细胞亚群的之前未知的特点。胆道贯串整个肝脏，将胆汁输送到胆囊。论文第一作者Nadim Aizarani解释道，“我们的数据展示这个难得亚群中的细胞是前体细胞或祖细胞。它们不光能够形成类器官（即干细胞的一种显然特征），而且另有潜力分解为差别的细胞类型。”当在养育基中哺养时，这些祖细胞要末潮解成肝实质细胞，要么分解为胆管细胞。Grün团队确信这类祖细胞群体在肝脏再生中起侧紧要感化，况且还或是退出肝脏疾病或肿瘤的发生。
癌症患者的紧要参考数据
是以，细胞图谱与单细胞RNA测序方法在癌症治疗中具有弘大的后劲。当前综合害病机关（比喻肿瘤构造）的方式仅提供了整个布局样本中的活性基因水准的匀称值，于是仅提供了肿瘤分子谱的平均值。Grün 解释道，“稀有细胞类型致使单个细胞的贡献在这个平匀值中都邑迷失。不过，笼统恰正是这些大量的细胞决意着机关是否坚持康健或发生癌变。”
然则，另外一方面，单细胞测序捕捉待检样品中每个健康或生病细胞的分子特色。经由进程与安康组织的参照数据进行对比，科学家们能够靶向肿瘤细胞的致病性份子个性，而且或许有助于在未来开辟出改进的治疗办理。
这些钻研人员在他们的最新研讨中证明这类针对人类肝脏的细胞图谱将成为肝癌研究的重要参考数据库。他们未来自这种细胞图谱的健康组织数据与来自肝细胞癌（最多见的原发性肝癌形式）的细胞进行了相比。经过这种对比，他们得出一些论断，例如剖断出新的肿瘤细胞标志物，以及肿瘤中不合细胞类型的基因活性扰动模式。Grün说道，“我认为垄断单细胞测序研究癌症将有助于进一步前进诊断水准，终极进一步改善肿瘤治疗。在未来，我们将不只不过能够发现肿瘤中不同细胞类型之间或是具备的彼此劝化。
跟着疾病的停留，还可以考察到这些相互感导。”这些钻研人员信托，他们竖立出的人类肝脏的细胞图谱与开收回的门径已在生物医学中奠定了须要的根蒂根基，这将在分子水准上促退对肝病的研究和理解，从而可在未来开拓出新的肝病治疗战略。
参照材料：Nadim Aizarani et al.A human liver cell atlas reveals heterogeneity and epithelial progenitors. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1373-2.Scientists discover previously unknown subtypes of liver cells in health and disease
原标题问题：Nature：重大停顿！树立出人类肝脏的残缺细胞图谱，剖断出新的肝细胞亚型
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