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【今日观点】

◎本报记者 张梦然

人体在细胞水平上是什么样子的？

这正是“人类生物分子图谱计划”旨在回答的问题——通过革命性的技术开发、数据收集和空间图谱，建立一个易于研究人员访问的框架，在单细胞水平上全面分析人体。

19日，《自然》杂志同时发表三篇论文，报道了人体肠道、肾脏和母胎界面（胎盘和母体细胞共存）的参考细胞图谱。 除了这些研究之外，还发表了一系列其他论文，这些论文共同揭示了有关各种类型细胞的排列及其与体内不同组织和器官相互作用的新信息，是研究人类生物学和疾病的宝贵资源。

聆听“生理交响曲”并不容易

人体是一台复杂而高效的机器，任何人造设备都无法比拟。 数以万亿计的细胞以自然造物的神奇排列和功能状态组织起来，每时每刻都演奏着“生理交响乐”。

在人类中，细胞的组织方式以及它们如何相互作用决定了器官和组织的功能。 该项目旨在绘制整个人体细胞的排列图，帮助科学家研究细胞如何工作以及细胞之间的关系如何影响个体的健康。

然而，这个过程是非常困难的。 您可以将构建细胞图集视为绘制地图，但揭示细胞的位置、结构和功能远比在地图上绘制高程、河流、道路、森林、小径、城市和建筑物困难得多。 因为不同的人群需要不同的图册； 种群中的每个个体都会不时更新，需要密切关注； 个人的每个器官不仅需要一张地图，还需要一本地图集。

为此，合作小组一直在开发在单细胞水平上绘制组织和器官分子组成图谱的工具，包括 RNA、蛋白质和代谢物。 这些工具现在被用来构建人类肠道、肾脏和胎盘相关组织的参考细胞图谱。

精确构建多器官图谱

斯坦福大学医学院团队研究了人类肠道，这是一个具有许多不同结构和功能（从消化到支持免疫系统）的复杂器官。 他们分析了九个人的八个肠道部位，揭示了不同部位肠道成分的巨大差异。 他们鉴定了上皮细胞的新亚型，还发现不同的细胞类型形成专门调节免疫反应的“群落”。 研究结果揭示了驱动肠道功能的复杂、分化的细胞组成。

圣路易斯华盛顿大学医学院团队分析了 45 个健康和 48 个患病的人类肾脏。 这些器官的损伤会引发肾细胞的变化，最终影响肾功能。 他们绘制了肾脏不同区域 51 种主要细胞类型的单细胞和空间图。 我们还确定了在急性或慢性损伤下发生变化的细胞状态和肾脏免疫、基质和上皮细胞“群落”，包括与成功或有缺陷的修复途径相关的状态。

斯坦福大学的另一个研究小组绘制了怀孕前半期的人类胎盘图谱。 他们分析了 66 个人类母胎界面样本中的约 500,000 个细胞和 588 个动脉。 具体来说，他们研究了胎盘和子宫之间的界面，母体动脉被改变以向胎儿供应血液。 这些图谱涵盖了不同的发育阶段（妊娠 6-20 周），确定了胎盘细胞和免疫细胞之间的相互作用； 后一项发现阐明了母体免疫细胞如何支持不同母体和胎儿细胞的共存。

增进人类对疾病的理解

人体器官细胞图谱的精确绘制是一个漫长而复杂的过程。 技术的进步可以消除进步的障碍，但同时也让研究人员面临更多未知的问题。 最终，无论是新地图的发布，还是现有地图的丰富和调整，都会造福人类本身。

在《自然》杂志同时发表的一篇新闻和观点文章中，英国威康桑格研究所的科学家评论说，这三幅地图通过定义与疾病相关的细胞状态的空间位置，促进了人类对疾病的理解。

科学家们表示，仍需要检查更多样本，“以建立健康和疾病中细胞组织和功能的可靠关联”。 但他们预计其他组织会尽快推出更多地图来与人们见面。 （来源：科技日报）

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