將為人類(lèi)疾病機(jī)制和臨床前研究開(kāi)拓新視野

文/圖 羊城晚報(bào)全媒體記者 李天軍

北京時(shí)間2022年4月13日晚，由深圳華大生命科學(xué)研究院主導(dǎo)，多國(guó)科研團(tuán)隊(duì)共同參與的首個(gè)非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物（獼猴）全身器官細(xì)胞圖譜發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)。4月14日上午，非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物細(xì)胞圖譜研究成果發(fā)布會(huì)在深圳國(guó)家基因庫(kù)舉行。

據(jù)悉，這是全球首個(gè)非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的全身器官細(xì)胞圖譜，將被用于物種進(jìn)化、人類(lèi)疾病以及藥物評(píng)價(jià)和篩選相關(guān)的研究，為生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供基礎(chǔ)性的資源和工具，為疾病診療、靶向藥物開(kāi)發(fā)提供助力，為人類(lèi)更好地探究生命的進(jìn)化提供可能。

科學(xué)家把目光投向獼猴

21世紀(jì)初，人類(lèi)基因組草圖的問(wèn)世為生命科學(xué)研究譜寫(xiě)了一本生命“天書(shū)”，為生命的數(shù)字化提供了基礎(chǔ)。然而，遺傳信息是由細(xì)胞攜帶的，目前人類(lèi)對(duì)自身細(xì)胞的認(rèn)識(shí)還很有限，全面解碼細(xì)胞的數(shù)字化特征將推動(dòng)生命科學(xué)的研究，為生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供基礎(chǔ)性的資源和工具。為此，研究人員將目光投向了和人的基因相似度高達(dá)93%的獼猴，繪制了一張獼猴的全身器官的細(xì)胞圖譜。

“這個(gè)圖譜就像一張‘地圖’，有了它就相當(dāng)于有了一個(gè)探索生命細(xì)胞分辨率的高精度儀器，可以‘看到’每個(gè)器官都有哪些細(xì)胞，還可以精細(xì)到每個(gè)細(xì)胞里具體的分子特征及與其他細(xì)胞的互作關(guān)系?！闭撐牡牡谝蛔髡?、深圳華大生命科學(xué)研究院韓磊博士介紹說(shuō)，“這為我們更好地認(rèn)識(shí)生命的基本結(jié)構(gòu)，探究疾病和細(xì)胞的關(guān)系打下了基礎(chǔ)，也為疾病的精準(zhǔn)治療提供了新的方向?！?/p>

研究團(tuán)隊(duì)基于華大自主研發(fā)的單細(xì)胞建庫(kù)和測(cè)序平臺(tái)對(duì)成年獼猴的45個(gè)器官約114萬(wàn)個(gè)細(xì)胞進(jìn)行了單細(xì)胞測(cè)序分析，將其分成了113種主要的細(xì)胞類(lèi)型和463種細(xì)胞亞類(lèi)，并搭建了非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物百萬(wàn)單細(xì)胞交互式資源網(wǎng)站。

“非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物相比其他模式動(dòng)物，在人類(lèi)疾病特別是認(rèn)知和神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究中具有顯著優(yōu)勢(shì)?！?論文的共同通訊作者之一、深圳華大生命科學(xué)研究院劉龍奇表示，“獼猴全細(xì)胞圖譜將為人類(lèi)疾病機(jī)制和臨床前研究提供豐富的信息，開(kāi)拓新的視野?！?/p>

器官損傷治療或有突破

專(zhuān)家解釋?zhuān)覀兩眢w各組織中存在許多共有細(xì)胞類(lèi)型，它們因所處組織環(huán)境不同而具有不同分子特征。比如肝臟和腎臟有一部分細(xì)胞類(lèi)型可能是相同的。利用非人靈長(zhǎng)類(lèi)細(xì)胞圖譜，研究者能找到各組織的共有細(xì)胞類(lèi)型及其“特有標(biāo)簽”（特異性標(biāo)記基因），這對(duì)了解這些共有細(xì)胞在不同組織里發(fā)揮不同功能提供分子層面的證據(jù)。

同時(shí)，研究人員還發(fā)現(xiàn)多種存在于各組織中的具有分化潛能的細(xì)胞，這類(lèi)細(xì)胞或可為各類(lèi)器官損傷修復(fù)提供細(xì)胞來(lái)源，這也為哺乳動(dòng)物組織再生研究提供新思路。

將能構(gòu)建出“病毒字典”

研究人員介紹，基于該圖譜，將能構(gòu)建包含新冠、乙肝、狂犬病毒等126種病毒易感細(xì)胞類(lèi)型的病毒數(shù)據(jù)庫(kù)。這就像一本“病毒字典”，可以通過(guò)它快速查詢(xún)病毒最有可能侵染的細(xì)胞類(lèi)型，同時(shí)看到該細(xì)胞類(lèi)型可能分布的器官。有了它，醫(yī)生在檢查新冠肺炎確診患者肺部情況的時(shí)候，可能也會(huì)同步檢查腎臟、肝臟和膽囊。因?yàn)椤安《咀值洹崩锾岬?，這幾個(gè)器官同樣分布有新冠病毒可能感染的細(xì)胞。

除了病毒導(dǎo)致的疾病，研究人員也可以輸入特定遺傳疾病的致病基因或遺傳位點(diǎn)，來(lái)查詢(xún)?cè)摷膊】赡艿闹虏〖?xì)胞類(lèi)型。

助力縮短藥物研發(fā)時(shí)間

藥物研發(fā)花費(fèi)巨大，耗時(shí)很長(zhǎng)，其中的第一步“藥物初選”就要從成千上萬(wàn)種藥物中篩選出幾種相對(duì)有效的藥物，且研究人員無(wú)法對(duì)每一種藥物都進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)。而通過(guò)細(xì)胞圖譜，研究人員就可以針對(duì)靶向細(xì)胞檢測(cè)藥物反應(yīng)，從而快速選出幾種有效的藥物，再進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)。這將大大縮短大規(guī)模藥物篩選的時(shí)間，有助于靶向藥研發(fā)和精準(zhǔn)治療。

“大規(guī)模細(xì)胞圖譜的繪制工作，對(duì)我們理解器官結(jié)構(gòu)組成、胚胎發(fā)育和衰老、人類(lèi)疾病及生命演化等，也都具有重要的意義?！闭撐牡墓餐ㄓ嵶髡咧弧⑸钲谌A大生命科學(xué)研究院院長(zhǎng)徐訊說(shuō)。

關(guān)鍵詞： 非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物