我們能從心臟的單細(xì)胞圖中了解到什么

細(xì)胞

的心臟數(shù)十年的心臟研究集中在心臟的肌肉成分上，這些細(xì)胞具有有助于心肌收縮的心肌細(xì)胞。但是，心肌細(xì)胞依靠復(fù)雜的特殊細(xì)胞群來保持心臟跳動，研究人員長期以來一直在爭論人類心臟內(nèi)的主要細(xì)胞類型是什么。

該研究的第一作者，PCL項目團(tuán)隊負(fù)責(zé)人內(nèi)森·塔克(Nathan Tucker)說：“近年來，我們意識到心臟是真正復(fù)雜的細(xì)胞混合物，"他現(xiàn)在是共濟(jì)會醫(yī)療的助理教授。研究機(jī)構(gòu)。“有很多尚未開發(fā)的生物學(xué)讓我們理解。"

即使使用現(xiàn)代單細(xì)胞測序技術(shù)，人類心臟細(xì)胞的研究也一直具有挑戰(zhàn)性，因為心肌細(xì)胞太大，無法被這些方法中使用的標(biāo)準(zhǔn)流體裝置處理。取而代之的是，這項新研究背后的團(tuán)隊采用了另一種方法：單核測序，該技術(shù)可以分解細(xì)胞并分析單個核而不是整個完整細(xì)胞中的RNA。這種方法使他們能夠調(diào)查整個人心臟中的細(xì)胞，定義其基因表達(dá)譜，并探查罕見的細(xì)胞類型，從而超越以往的可能性。

該團(tuán)隊通過從心臟的所有四個腔室分析出287,269個獨立的細(xì)胞核，發(fā)現(xiàn)了令人驚訝的心臟細(xì)胞類型和亞型。“許多人認(rèn)為心臟相對均勻，"埃利諾指出。“細(xì)胞亞型的數(shù)量，多樣性的程度以及純粹的復(fù)雜性正在令人毛骨悚然。"

單核數(shù)據(jù)還顯示，在某些細(xì)胞類型中，細(xì)胞基因表達(dá)譜隨心室而變化。例如，與其他腔室相比，心臟的駐留免疫細(xì)胞在右心房顯示出*的基因表達(dá)模式。

“我們長期以來一直了解，跨越心臟腔室的心肌細(xì)胞是不同的。但是我們不知道所有其他支持細(xì)胞及其活動在不同的室中也會有所不同，"塔克說。“因此，您需要在它們來自的腔室的背景下了解這些細(xì)胞的事實，這確實是一個令人驚訝且重要的發(fā)現(xiàn)。"

對單個細(xì)胞的研究極大地擴(kuò)展了對各種器官系統(tǒng)的生物學(xué)理解，但是在心臟研究中，仍然存在一些基本問題。人的心臟有多少種細(xì)胞?這些細(xì)胞在心臟的不同區(qū)域有不同的行為嗎?各種細(xì)胞類型如何影響心臟健康和疾病?

為了幫助回答這些問題，麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)與拜耳大學(xué)，賓夕法尼亞大學(xué)麻薩諸塞州總醫(yī)院和共濟(jì)會醫(yī)學(xué)研究所的精密心臟病實驗室(PCL)的研究人員現(xiàn)已生成了-全面的高分辨率細(xì)胞圖迄今為止的人類心臟。通過研究來自七個健康心臟的近300,000個單個心臟細(xì)胞，研究小組確定了器官中的9種主要細(xì)胞類型和20多種亞型。他們還發(fā)現(xiàn)了器官不同部位的基因表達(dá)模式以及常見心血管疾病可能涉及的細(xì)胞類型。

了解健康人類心臟內(nèi)所有不同的細(xì)胞及其變化方式，使研究人員可以深入研究這些細(xì)胞在疾病中的行為方式。這種知識可以幫助科學(xué)家確定與心血管疾病有關(guān)的特定心臟細(xì)胞類型的新型藥物靶標(biāo)。

PCL拜耳公司負(fù)責(zé)人克里斯蒂安·斯蒂格曼(Christian Stegmann)說：“對人心臟中不同類型的細(xì)胞了解甚少。"

高級研究作者Patrick Ellinor表示同意。“在基本層面上，我們試圖提出一個非常簡單的問題，那就是人類心臟中有多少種細(xì)胞類型，以及它們看起來是什么樣的，"博德研究所成員，PCL和Broad研究所主任Ellinor說。心血管疾病倡議組織，麻省總醫(yī)院心律不齊服務(wù)主任。