將為人類疾病機制和臨床前研究開拓新視野

文/圖 羊城晚報全媒體記者 李天軍

北京時間2022年4月13日晚，由深圳華大生命科學(xué)研究院主導(dǎo)，多國科研團(tuán)隊共同參與的首個非人靈長類動物（獼猴）全身器官細(xì)胞圖譜發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)。4月14日上午，非人靈長類動物細(xì)胞圖譜研究成果發(fā)布會在深圳國家基因庫舉行。

據(jù)悉，這是全球首個非人靈長類動物的全身器官細(xì)胞圖譜，將被用于物種進(jìn)化、人類疾病以及藥物評價和篩選相關(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、靶向藥物開發(fā)提供助力，為人類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，人類基因組草圖的問世為生命科學(xué)研究譜寫了一本生命“天書”，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，目前人類對自身細(xì)胞的認(rèn)識還很有限，全面解碼細(xì)胞的數(shù)字化特征將推動生命科學(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。

“這個圖譜就像一張‘地圖’，有了它就相當(dāng)于有了一個探索生命細(xì)胞分辨率的高精度儀器，可以‘看到’每個器官都有哪些細(xì)胞，還可以精細(xì)到每個細(xì)胞里具體的分子特征及與其他細(xì)胞的互作關(guān)系?！闭撐牡牡谝蛔髡摺⑸钲谌A大生命科學(xué)研究院韓磊博士介紹說，“這為我們更好地認(rèn)識生命的基本結(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)隊基于華大自主研發(fā)的單細(xì)胞建庫和測序平臺對成年獼猴的45個器官約114萬個細(xì)胞進(jìn)行了單細(xì)胞測序分析，將其分成了113種主要的細(xì)胞類型和463種細(xì)胞亞類，并搭建了非人靈長類動物百萬單細(xì)胞交互式資源網(wǎng)站。

“非人靈長類動物相比其他模式動物，在人類疾病特別是認(rèn)知和神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究中具有顯著優(yōu)勢?！?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)胞圖譜將為人類疾病機制和臨床前研究提供豐富的信息，開拓新的視野。”

器官損傷治療或有突破

專家解釋，我們身體各組織中存在許多共有細(xì)胞類型，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)胞類型可能是相同的。利用非人靈長類細(xì)胞圖譜，研究者能找到各組織的共有細(xì)胞類型及其“特有標(biāo)簽”（特異性標(biāo)記基因），這對了解這些共有細(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，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，這類細(xì)胞或可為各類器官損傷修復(fù)提供細(xì)胞來源，這也為哺乳動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)胞類型的病毒數(shù)據(jù)庫。這就像一本“病毒字典”，可以通過它快速查詢病毒最有可能侵染的細(xì)胞類型，同時看到該細(xì)胞類型可能分布的器官。有了它，醫(yī)生在檢查新冠肺炎確診患者肺部情況的時候，可能也會同步檢查腎臟、肝臟和膽囊。因為“病毒字典”里提到，這幾個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，來查詢該疾病可能的致病細(xì)胞類型。

助力縮短藥物研發(fā)時間

藥物研發(fā)花費巨大，耗時很長，其中的第一步“藥物初選”就要從成千上萬種藥物中篩選出幾種相對有效的藥物，且研究人員無法對每一種藥物都進(jìn)行動物試驗。而通過細(xì)胞圖譜，研究人員就可以針對靶向細(xì)胞檢測藥物反應(yīng)，從而快速選出幾種有效的藥物，再進(jìn)行動物試驗。這將大大縮短大規(guī)模藥物篩選的時間，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，對我們理解器官結(jié)構(gòu)組成、胚胎發(fā)育和衰老、人類疾病及生命演化等，也都具有重要的意義?！闭撐牡墓餐ㄓ嵶髡咧?、深圳華大生命科學(xué)研究院院長徐訊說。

關(guān)鍵詞： 非人靈長類動物