一个国际研究小组报告说，正在发育的人类肺部已被绘制得非常详细，同时在此过程中发现了发育细胞与肺癌之间的新联系。这项最新研究“人类胎儿肺细胞图谱揭示了分化的近端-远端梯度和上皮命运的关键调节因子”，出现在Cell中，并且是绘制人体每种细胞类型的人类细胞图谱计划的一部分。
WellcomeSanger研究所、EMBL的欧洲生物信息学研究所(EMBL-EBI)、剑桥大学Gurdon研究所的科学家和合作者检查了哪些基因在肺发育的不同阶段被激活，一次一个细胞。他们将其与精确定位细胞确切位置的空间技术相结合，创建了发育肺细胞图谱，展示了呼吸系统是如何形成的。
“我们展示了人类肺部发育的多组学细胞图谱，它结合了单细胞RNA和ATAC测序、高通量空间转录组学和单细胞成像。将单细胞方法与空间分析相结合，可以在受孕后5-22周内对上皮细胞、间充质细胞、内皮细胞和红细胞/白细胞区室进行全面的细胞调查，”研究人员写道。
“我们在所有隔室中识别出以前未表征的细胞状态。这些包括发育特异性分泌祖细胞和与人类小细胞肺癌相关的神经内分泌细胞亚型。我们的数据集可通过我们的网络界面获得。为了说明它的普遍用途，我们使用我们的细胞图谱来生成关于细胞间信号传导和转录因子层次结构的预测，我们使用类器官模型对其进行了严格测试。”
免费资源
据研究人员称，该图集提供了一种独特且可免费获得的资源，不仅描述了肺部形成时产生的单个细胞，还描述了这些过程是如何受基因控制的，他们补充说，它还可以作为指南健康的肺部发育，可以用作研究肺部疾病起源的基线。它还可用于创建新模型来研究肺部状况和测试潜在疗法。
为了创建这个发育肺细胞图谱，WellcomeSangerInstitute的研究人员和合作者将早期细胞的单细胞测序与空间技术相结合，生成了一个深入的肺发育数据集。Atlas描述了发育中的肺结构中存在哪些细胞类型以及这些细胞类型是如何被调节的。
该团队确定了144种细胞类型，例如中间细胞类型和过渡细胞类型，包括可能与生命后期人类小细胞肺癌的发展相关的亚型，使用图谱预测肺细胞的发育方式，尤其是哪些基因是推动这一过程的关键因素。然后，他们使用类器官模型来验证新出现的假设，证明该图谱可用于准确预测参与组织发育的阶段和细胞。
另一项研究正在使用该数据集来调查新生儿肺部疾病，目的是揭示有关因果机制的见解并开发新的类器官模型以帮助进一步研究。
“我们的高分辨率计算分析已经确定了发育中的人类肺部中以前未被描述和罕见的群体，”WellcomeSanger研究所和EMBL-EBI的共同第一作者PengHe博士说。
“在这些新人群中，我们发现了一种与成人中一种知之甚少的小肺癌相关的疾病。虽然需要进一步研究来理解这种联系，但这显示了对发育和疾病共有机制的重要见解，这些机制可以使用我们独特的细胞图谱找到。除此之外，通过包括染色质可及性数据和体外微扰实验，我们的工作展示了关键转录因子如何单独决定谱系选择，让我们开始了解控制分化途径的调控逻辑。”