我們能從心臟的單細胞圖中了解到什么

細胞

的心臟數(shù)十年的心臟研究集中在心臟的肌肉成分上，這些細胞具有有助于心肌收縮的心肌細胞。但是，心肌細胞依靠復雜的特殊細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)的主要細胞類型是什么。

該研究的第一作者，PCL項目團隊負責人內(nèi)森·塔克(Nathan Tucker)說：“近年來，我們意識到心臟是真正復雜的細胞混合物，"他現(xiàn)在是共濟會醫(yī)療的助理教授。研究機構(gòu)?！坝泻芏嗌形撮_發(fā)的生物學讓我們理解。"

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

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

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

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

對單個細胞的研究極大地擴展了對各種器官系統(tǒng)的生物學理解，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胞?這些細胞在心臟的不同區(qū)域有不同的行為嗎?各種細胞類型如何影響心臟健康和疾病?

為了幫助回答這些問題，麻省理工學院和哈佛大學與拜耳大學，賓夕法尼亞大學麻薩諸塞州總醫(yī)院和共濟會醫(yī)學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個單個心臟細胞，研究小組確定了器官中的9種主要細胞類型和20多種亞型。他們還發(fā)現(xiàn)了器官不同部位的基因表達模式以及常見心血管疾病可能涉及的細胞類型。

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

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

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)院心律不齊服務主任。