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Genes & Devel:对2万个心脏细胞进行RNA测序有望阐明心脏发育机制并开发新型心脏病疗法

来源:本站原创 2018-10-11 23:24

2018年10月12日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,一项刊登在国际杂志Genes & Development上的研究报告中,来自费城儿童医院的科学家们利用一种强大的新型技术对2万个单一细胞核进行了RNA测序,从而揭开了心脏病发生背后的生物学事件,在动物研究中,研究人员在健康和疾病心脏中鉴别出了多种细胞类型,同时研究人员还详细研究了“转录蓝图”,即DNA将遗传信息转录成为RNA和蛋白质。

图片来源:Children's Hospital of Philadelphia

研究者Liming Pei博士表示,这项研究中我们首次将大量平行单核RNA测序技术应用到了出生后小鼠的心脏研究中,相关研究或能提供正常心脏发育和心脏疾病发生过程中所涉及的生物学事件,研究人员的目的就是寻找治疗心脏疾病的靶向性疗法,此外,这种类型的大规模测序也能应用到许多医学领域中。

过去三年中,研究人员开始使用大量使用这种平行的单细胞RNA测序技术(scRNA-seq),由于心肌细胞尺寸过大,研究者在研究出生后心脏中单一细胞的技术上面临很多挑战。为了能够对大细胞(比如肌肉细胞)或复杂形态学的细胞(比如神经元细胞)进行分析,研究人员开发出了大量平行的单细胞核测序(snRNA-seq)技术,截至目前为止,这种技术仅能够用于对中枢神经系统进行研究,这项研究中研究人员首次尝试将snRNA-seq技术用来研究个体出生后的心脏组织。

文章中,研究人员利用名为sNucDrop-seq的snRNA-seq方法对来自正常和疾病小鼠心脏组织中的2万个细胞核进行了分析,研究人员非常激动,因为如今他们开发出了sNucDrop-seq技术,并将其应用到研究哺乳动物的出生后的心脏上来。当前研究人员只关注对心肌病地研究,心肌病的主要表现为患者心脏组织进行性地衰弱,其也是引发个体心力衰竭的普遍原因,研究者利用小鼠来模拟儿童的线粒体心肌病,研究者Pei说道,心脏是一种非常复杂的器官,其含有多种细胞类型,如今研究人员仍然并不清楚哺乳动物出生后心脏发育的机制以及心脏疾病的产生机制;这项研究中,研究人员就重点进行了三个领域的研究,即正常的心脏发育、心脏病发生、心脏激素GDF15的基因调节机制。

研究者利用测序工具能够鉴别出诸如心肌细胞、成纤维细胞和内皮细胞等细胞,研究者发现,每种细胞类型都有着很大差异,在正常的患病的情况下,心脏细胞的功能性变化都会有迹象出现;比如研究者就能在成纤维细胞中检测到代谢变化等。此外,研究人员还发现了调节心脏疾病发生过程中心脏激素(尤其是GDF15)的基因网络,心脏激素能够减缓总体的机体生长,大概是为了减少受损心脏对能量的需求。而诸如此类信号或许能够阐明先天性心脏病儿童机体生长受限背后更多的生物学机制。

研究者表示,深入进行心脏生物学研究或能帮助研究人员开发靶向疗法来作用关键的基因网络,从而就有望开发出治疗心脏病患者的更多疗法。本文研究是研究人员在高分辨率下定义正常和病变心脏“转录景观”的第一步,后期研究人员还希望能通过更为深入的研究来阐明心脏病随着年龄增长的进展状况,此外研究人员所开发的工具还能帮助研究出了心脏以外的器官或系统。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Peng Hu, Jian Liu, Juanjuan Zhao,et al.  Single-nucleus transcriptomic survey of cell diversity and functional maturation in postnatal mammalian hearts, Genes & Development (2018). DOI: 10.1101/gad.316802.118

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