Nature：首次构建出迄今为止全面的人类肠道细胞图谱，并揭示克罗恩病和其他炎症性肠病的起源

2021年9月11日讯/生物谷BIOON/---许多疾病起源于人类早期发育。一项新的研究揭示了来自人类细胞图谱（HCA）联盟的研究人员如何推进这方面的理解。HCA联盟正在绘制人体的每一种细胞类型，以改变我们对生物学、感染和疾病的认识。相关研究结果发表在2021年9月9日的两篇Nature论文中，论文标题为“Cells of the human intestinal tract mapped across space and time”和“A roadmap for the Human Developmental Cell Atlas”。

这项新的大规模研究绘制了人类肠道细胞从早期发育到成年的图谱，构建出迄今为止最全面的肠道细胞图谱。这揭示了克罗恩病可能是由发育途径的激活引起的，并发现了治疗克罗恩病和其他炎症性肠病的潜在药物靶标。这种详细的图谱将有助于解释肠道的形成和功能，并将改变对肠道疾病的研究。

第二篇论文揭示了这个构建整个人类发育细胞图谱（human developmental cell atlas, HDCA）的巨大雄心计划，该图谱包含了对人类健康发育非常重要的所有细胞。肠道只是其中的一个例子，而且来自人类细胞图谱发育生物学网络（Human Cell Atlas Developmental Biological Network）的研究人员和他们在世界各地的合作者展示了他们将如何在空间和时间上全面绘制发育中的组织。HDCA是了解早期发育中发生的事件以及这如何影响健康或导致疾病的关键，它可能会导致医疗保健领域的变革。

肠道是一种由多种细胞类型组成的复杂组织，在早期发育过程中变化巨大。为了了解肠道的发育和功能，来自英国韦尔科姆基金会桑格研究所、纽卡斯尔大学、剑桥大学的研究人员及其在HCA联盟中的合作者研究了来自发育中的组织以及儿童和成人供者的超过三分之一的肠道细胞。

利用前沿的单细胞基因组学和空间分析技术，这些作者揭示了每个肠道细胞中哪些基因是活跃的，并创建了在不同时间和肠道12个区域的高度广泛的肠道细胞图谱。

克罗恩病的高倍显微照片。食管活检组织的H&E染色。图片来自Nephron/Wikipedia。

第一篇论文的第一作者、韦尔科姆基金会桑格研究所的Rasa Elmentaite说，“通过研究人类肠道在整个发育、童年和成年时期的多个区域，我们创建了独特的、详细的健康人类肠道图谱。这种肠道细胞图谱揭示了复杂的发育事件，包括免疫系统和神经系统如何在健康的肠道中发育，并确定了肠道在不同时期的重要差异。这些数据可供其他研究肠道的科学家们公开使用，无疑将有助于未来的发现。”

这项新的研究还纳入来自克罗恩病患儿的肠道活检组织。这与健康发育的数据相结合，使人们对肠道的罕见和常见疾病有了新的认识。

Kylie James博士是第一篇论文的共同通讯作者，在韦尔科姆基金会桑格研究所进行了这项新的研究，如今就职于澳大利亚加文医学研究所。James说，“这种肠道细胞图谱已经为克罗恩病和其他肠道疾病的起源带来了新的启示。例如，我们确定了在发育过程中吸引免疫细胞形成淋巴组织的三种关键细胞，并表明这种相同的发育途径可能导致克罗恩病。这些知识正在帮助科学家们确定肠道疾病的潜在新药物靶标。”

虽然这种肠道图谱是了解发育如何阐明疾病的一个例子，但一项巨大的努力已经在进行，以创建整个人类发育细胞图谱，以便改变我们对健康和疾病的理解。第二篇论文揭示了来自人类细胞图谱发育生物学网络的研究人员计划如何在人类健康发育的不同阶段构建这些细胞、组织和器官的基因组参考图谱的详细路线图。

论文共同作者、人类细胞图谱发育生物学网络协调员Muzlifah Haniffa教授说，“HDCA将为了解生物学和疾病的许多方面提供重要资源，以改善人类健康。我们的路线图显示了我们迄今为止取得的进展，包括构建肠道发育图谱，我们计划如何克服挑战以实现完整的人类发育图谱，以及这将如何用于了解疾病。”

由Muzlifah Haniffa教授、Sten Linnarsson教授和Deanne Taylor教授在全球范围内协调，人类细胞图谱发育生物学网络将把全球许多研究团队聚集起来，共享数据和伦理资源。这个跨学科社区将分析和结合来自不同发育阶段的数据，构建在不同空间和时间的三维器官和整个胚胎发育图谱。

论文共同作者、人类细胞图谱发育生物学网络协调员Deanne Taylor教授说，“使用了最先进的技术来构建人类发育细胞图谱是一项非常复杂的任务。该图谱将是一个极其重要的资源，不仅用于了解健康发育，而且还用于了解最先在儿童身上出现的许多类型的疾病和障碍。”

为了了解组织如何发育和生长，600多名研究人员参加了2021年8月25日至27日举行的第一届人类细胞图谱发育和儿科细胞图谱会议。他们通过虚拟方式进行交流，建立新的合作关系，并交流知识、灵感和想法。

这些人类发育细胞图谱的数据将被公开，并将应用于寻找药物靶标、工程化人类细胞用于研究或筛选，最终甚至作为再生医学的治疗手段。

人类细胞图谱组织委员会联合主席、韦尔科姆基金会桑格研究所细胞遗传学主任Sarah Teichmann博士说，“对发育的详细了解将有助于解释人类健康和疾病的许多方面，从流产和儿童发育障碍，到癌症和衰老。人类细胞图谱研究已经为克罗恩病和其他疾病提供了重要的见解，并显示了人类发育细胞图谱将如何改变我们对人类发育的理解，对诊断、疾病理解和再生医学产生深远的影响。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Rasa Elmentaite et al. Cells of the human intestinal tract mapped across space and time. Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-03852-1.

Muzlifah Haniffa et al. A roadmap for the Human Developmental Cell Atlas. Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-03620-1.