Cell子刊！科学家揭示人类机体上消化道中不同细胞类型的特征！

2021年3月20日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，一项刊登在国际杂志Cell Reports上题为“Human gastrointestinal epithelia of the esophagus， stomach and duodenum resolved at single-cell resolution”的研究报告中，来自胡布勒支研究所等机构的科学家们通过研究识别并分析了机体上消化道（upper gastrointestinal tract）中罕见细胞类型的特征。利用单细胞RNA测序技术，研究人员分析了食管、胃部和小肠上部的细胞组成，从而揭示了这些器官中所有上皮细胞的详细基因表达分析情况；此外，研究人员还识别出了一种罕见的细胞类型，其很可能负责人类机体中大量水分的分泌，这种细胞类型或与囊性纤维化患者机体胃肠道的缺陷密切相关。

机体中每个细胞都拥有完整的基因组信息，然而，细胞仅会主动表达出其发挥功能所需要的的DNA部分，其所表达出的基因信息取决于其细胞类型，相关的基因会被转录成为RNA，并作为蛋白质产生的蓝图；通过利用一种名为单细胞RNA测序（scRNA-seq）的技术，研究人员就能研究单一细胞中RNA的存在及水平，并且能深入理解这些细胞的基因表达特性。

图片来源：Hubrecht Institute

上消化道

这项研究中，研究人员描述了他们利用scRNA-seq技术调查上消化道上皮组织（一层薄薄的细胞保护层）中不同细胞类型的基因表达情况，上消化道包括食道、胃部和小肠的上部组织；为此，研究人员从健康人类组织中获得了活检样本，并将其所获得的数据与来自小鼠的数据进行比较，尽管这篇文章的主要目的是分析并且描述这些器官中不同细胞类型的特征，但研究人员在研究过程中也得到了一些有趣的发现。

产生激素的细胞

研究者表示，他们发现了携带COL17A1基因高表达的食管干细胞群，尽管COL17A1基因突变被认为会导致皮肤出现水泡病，但与食管相关的缺陷在这些患者中几乎并没有被报道，此外，研究人员还对胃部的细胞组成进行了分析，结果发现，负责组胺产生的细胞还表达出了促黄体激素（LH），这种激素在女性生殖周期中的排卵中扮演着关键角色，同时其还能调节男性机体的睾酮水平，为何胃部这些细胞会产生LH，目前研究人员尚不清楚，还需要后期进一步研究才能知晓。

罕见的细胞类型

当对小肠上部进行研究时，研究人员发现了一种携带4种基因高表达的罕见细胞类型，这些基因都与机体中水分的大量分泌有关，其中最主要的成员就是CFTR基因，该基因的突变会诱发囊性纤维化（CF），其是一种肺部疾病；然而，CF患者同样也会出现与胃肠道梗阻的相关问题，这是由于粘稠的、水分不足的粘液层所引起的，很可能与小肠中CFTR基因的表达有关。

转化结果

通过将人类和小鼠胃肠道器官中的数据集进行比较，研究人员揭示了人类和小鼠机体中基因表达模式的差异，比如，胃中产生LH的细胞仅在人类机体中存在，而分泌大量水分的细胞类型并不在小鼠机体中存在；总体而言，这些差异要比最初预期的更为广泛一些；这就使得在小鼠机体中所获得的结果转化为人类相对而言比较复杂，研究人员还需要其它方法来证实在人类机体中的研究结果，比如可以利用类器官来追踪当前的研究发现。

类器官技术

尽管本文研究所得到的结果需要进行功能缺人，但其未来有望帮助研究人员深入理解消化道中的确切细胞组成，以及这些细胞发挥的角色。本文研究结果解释了单一细胞类型的分子特征，以及其在健康上皮组织中是如何发挥功能的，此外，相关研究数据也能作为重要的资源来帮助科学家们后期深入研究。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

【1】Georg A.Busslinger，Bas L.A.Weusten，Auke Bogte， et al. Human gastrointestinal epithelia of the esophagus， stomach， and duodenum resolved at single-cell resolution， Cell Reports (2021) doi：10.1016/j.celrep.2021.108819

【2】Characterizing different cell types in the upper gastrointestinal tract

by Hubrecht Institute