Nature：迄今为止最全面的人类肠道细胞图谱诞生！揭示肠道化生细胞在胃肠道疾病中的新作用

在一项新的研究中，来自维康桑格研究所的研究人员及其合作者通过结合来自160万个细胞的空间数据和单细胞数据，构建了迄今为止最全面的人类肠道细胞图谱。这项研究不仅让我们更深入地了解肠癌和炎症性肠病（IBD）等疾病的发病机制，还揭示了一种特定肠道细胞的新作用，强调了它在某些人体内可能导致疼痛和炎症的循环中的贡献。

相关研究结果发表在2024年11月21日的Nature期刊上，论文标题为“Single-cell integration reveals metaplasia in inflammatory gut diseases”。这项研究详细介绍了他们如何协调超过25个关于人类胃肠道（GI）的单细胞数据集，构建出迄今为止世界上最大的免费人类肠道资源，其中涉及来自有健康问题和无健康问题人群的样本。

胃肠道的重要性

胃肠道是消化系统中一组器官的总称，这些器官共同作用，从食物中吸收营养，并成为抵御病原体的屏障。它从口腔开始，包括喉咙、食道、胃部、小肠、大肠、直肠和肛门。胃肠道疾病影响着全世界数百万人的生活。例如，溃疡性结肠炎和克罗恩病都是IBD的一种，影响着全球700多万人；在英国，每123人中就有一人患有IBD。IBD的症状因人而异，并对患者的生活产生巨大影响，包括腹痛、腹泻、直肠出血、极度疲劳和关节问题。

大肠癌的威胁

大肠癌，又称结直肠癌，起病于大肠，是英国第四大常见癌症，每年有近43000人被确诊。全球约有200万病例，据估计，每17名男性和每20名女性中就有一人会在一生中被诊断出患有大肠癌。由于这些疾病的影响，已有多项单细胞研究对健康和疾病中的胃肠道细胞结构进行了探究。但这些研究都有独立的流程和标记系统，当其他的科学家试图使用数据时就会遇到困难。

泛胃肠细胞整合概述

细胞图谱的构建

在这项新的研究中，作者开发了一种新工具来统一这些数据，从而创建了一个可供全球科学家们使用的标准化肠道细胞资源。这一工具也可应用于其他器官，并有助于促进进一步的研究。

研究人员合并了25个数据集，绘制了包含160万个细胞的图谱，其中既含有单细胞数据，也含有空间数据，这使得他们可以从中看到哪些细胞存在，它们位于何处，以及它们如何与周围环境交流。该图谱的数据来自无胃肠道疾病者、胃癌患者、结直肠癌患者、乳糜泻患者、溃疡性结肠炎患者和克罗恩病患者的组织样本。

新发现的细胞

此外，本研究还发现了一种可能在炎症中发挥作用的肠道细胞。这种细胞被称为肠道化生细胞（gut metaplastic cell），已知参与胃黏膜的愈合。然而，他们发现，这些细胞与其他参与炎症的胃肠道在遗传上有相似之处。研究人员认为，IBD中的炎症会导致这些肠道化生细胞发生变化，进而进一步引发炎症反应。通过进一步了解这种炎症循环，也许可以找到预防或治疗IBD中炎症的新方法，并有可能将这些知识应用到其他组织和病症中。

他们构建的肠道细胞图谱（Gut Cell Atlas）可免费获取，他们还开发了新的程序，允许未来的研究添加进来，为科学家们创造了一个不断发展、易于获取的资源。

论文第一作者、维康桑格研究所的Amanda Oliver博士说：“空间数据和单细胞数据提供了有关肠道细胞如何相互作用的独特信息，可用于继续深入了解人体如何运作。将现有的单细胞数据集结合起来，可以让我们更全面地了解人体肠道，并确保科学家们能够共同努力，继续造福人类健康。我们的肠道细胞图谱也是统一的、免费提供的，我们希望人们能继续在此基础上发展，增加数据供全世界的科学家使用。”（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Amanda Oliver et al. Single-cell integration reveals metaplasia in inflammatory gut diseases. Nature, 2024, doi:10.1038/s41586-024-07571-1.