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人类细胞图谱计划 | 心脏细胞图谱数据公布!

2020-11-03点击56次
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人类细胞图谱计划,旨在绘制人体的每一种细胞类型。最近,人类心脏图谱的相关数据公布在国际顶级期刊《Nature》上。该研究利用 10x Genomics 技术,对健康人心脏的近 50 万个单细胞进行了测序分析,构建了迄今为止最为广泛的人类心脏细胞图谱。

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文章名称:Cells of the adult human heart

发表期刊:Nature

发表时间:2020 年 9 月 24 日

影响因子:42.778


摘要

心血管疾病是全球范围内主要的死亡原因。要深入了解疾病机理和治疗策略,就需要对健康心脏的分子过程有更深入的了解。了解心脏细胞的全部组成及其基因表达谱是这项工作的第一步。在这里,研究团队使用大规模单细胞和核转录组的最新技术分析,表征了六个解剖成人心脏区域。研究结果突出了心肌细胞,周细胞和成纤维细胞的细胞异质性,揭示了具有不同发育起源和特殊性质的不同心房和心室亚群。本研究定义了心血管系统的复杂性及其沿动静脉轴的变化。在免疫区室中,识别出具有炎症和保护性转录特征的心脏常驻巨噬细胞。此外,细胞间相互作用的推断突出了心房和心室之间不同的巨噬细胞 - 成纤维细胞 - 心肌细胞网络,这与骨骼肌大相径庭。本研究的人类心脏细胞图谱可增进我们对人类心脏的了解,并为将来的研究提供健康参考。

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材料方法

本研究收集了 14 个健康人的心脏供体(其中 7 男 7 女),对心脏的六个区域(eft/right ventricular free walls, left/right atrium, (denoted LV, RV, LA, RA),the LV apex (AX), and interventricular septum (SP))进行了单细胞,单细胞核,CD45+ 细胞的分离和富集。最终,对近 50 万个单细胞进行了分析测序。

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研究结果展示

◆心肌细胞的异质性

研究人员发现,心脏不同区域的细胞存在很大的差异。与此同时,他们还观察到,心脏的每个区域都有特定的细胞亚群——这意味着心脏的不同区域可能有着不同的发育起源,并表明这些细胞会对同一治疗方法有不同的反应。更令人惊讶的是,研究人员还发现女性心肌细胞的比例比男性大,这一差异可以为未来性别差异的心脏病研究和管理提供有力信息。

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◆心脏血管的研究

研究人员还对穿过心脏的血管进行了前所未有的细致观察。研究团队通过图谱展示了这些静脉和动脉中的细胞是如何适应不同的压力和位置的,这将帮助研究人员了解冠心病期间血管中到底出了什么问题。

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◆免疫细胞与其他心脏细胞的相互作用

研究人员还把研究重点放在理解心脏修复上。他们在健康心脏中观察免疫细胞是如何与其他细胞相互作用和沟通的,并识别出具有炎症和保护性转录特征的心脏巨噬细胞,由此揭示免疫细胞在心血管系统中的复杂作用。除此之外,研究团队还通过细胞 - 细胞相互作用的推断,突出了心房和心室之间不同的巨噬细胞 - 纤维细胞 - 心肌细胞网络,这与骨骼肌大相径庭。进一步的研究将包括研究心脏细胞是否可以被诱导自我修复。

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◆绘制可能被 SARS-CoV- 2 感染的心肌细胞图谱

针对 COVID-19 可以导致严重的血凝现象问题,研究团队还绘制了可能被 SARS-CoV- 2 感染的心肌细胞,并发现小血管中的特殊细胞也可能是新冠病毒的目标。


展望

该研究的共同第一作者、哈佛医学院遗传学研究员  Daniel Reichart  表示,这个项目标志着人类认知‘单细胞是如何构建心脏’的新起点,在心脏中,许多单细胞具有不同的细胞状态,这项工作也为未来基于再生医学的治疗奠定了基础,通过了解心脏的区域差异,我们可以开始考虑年龄、运动和疾病的影响,帮助推动心脏病学领域向精准医疗的时代。


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