人類細(xì)胞圖譜計(jì)劃，旨在繪制人體的每一種細(xì)胞類型。人類心臟圖譜的相關(guān)數(shù)據(jù)公布在國際尖端期刊《Nature》上。該研究利用 10x Genomics 技術(shù)，對健康人心臟的近 50 萬個單細(xì)胞進(jìn)行了測序分析，構(gòu)建了迄今為止較廣泛的人類心臟細(xì)胞圖譜。

文章名稱：Cells of the adult human heart

發(fā)表期刊：Nature

發(fā)表時間：2020 年 9 月 24 日

影響因子：42.778

摘要

心血管疾病是全球范圍內(nèi)主要的死亡原因。要深入了解疾病機(jī)理和治療策略，就需要對健康心臟的分子過程有更深入的了解。了解心臟細(xì)胞的全部組成及其基因表達(dá)譜是這項(xiàng)工作的首步。在這里，研究團(tuán)隊(duì)使用大規(guī)模單細(xì)胞和核轉(zhuǎn)錄組的新技術(shù)分析，表征了六個解剖成人心臟區(qū)域。研究結(jié)果突出了心肌細(xì)胞，周細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的細(xì)胞異質(zhì)性，揭示了具有不同發(fā)育起源和特殊性質(zhì)的不同心房和心室亞群。本研究定義了心血管系統(tǒng)的復(fù)雜性及其沿動靜脈軸的變化。在免疫區(qū)室中，識別出具有炎癥和保護(hù)性轉(zhuǎn)錄特征的心臟常駐巨噬細(xì)胞。此外，細(xì)胞間相互作用的推斷突出了心房和心室之間不同的巨噬細(xì)胞 - 成纖維細(xì)胞 - 心肌細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)，這與骨骼肌大相徑庭。本研究的人類心臟細(xì)胞圖譜可增進(jìn)我們對人類心臟的了解，并為將來的研究提供健康參考。

材料方法

本研究收集了 14 個健康人的心臟供體（其中 7 男 7 女），對心臟的六個區(qū)域（eft/right ventricular free walls, left/right atrium, (denoted LV, RV, LA, RA),the LV apex (AX), and interventricular septum (SP)）進(jìn)行了單細(xì)胞，單細(xì)胞核，CD45+ 細(xì)胞的分離和富集。對近 50 萬個單細(xì)胞進(jìn)行了分析測序。

研究結(jié)果展示

◆心肌細(xì)胞的異質(zhì)性

研究人員發(fā)現(xiàn)，心臟不同區(qū)域的細(xì)胞存在很大的差異。與此同時，他們還觀察到，心臟的每個區(qū)域都有特定的細(xì)胞亞群——這意味著心臟的不同區(qū)域可能有著不同的發(fā)育起源，并表明這些細(xì)胞會對同一治療方法有不同的反應(yīng)。更令人驚訝的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)女性心肌細(xì)胞的比例比男性大，這一差異可以為未來性別差異的心臟病研究和管理提供有力信息。

◆心臟血管的研究

研究人員還對穿過心臟的血管進(jìn)行了前所未有的細(xì)致觀察。研究團(tuán)隊(duì)通過圖譜展示了這些靜脈和動脈中的細(xì)胞是如何適應(yīng)不同的壓力和位置的，這將幫助研究人員了解冠心病期間血管中到底出了什么問題。

◆免疫細(xì)胞與其他心臟細(xì)胞的相互作用

研究人員還把研究重點(diǎn)放在理解心臟修復(fù)上。他們在健康心臟中觀察免疫細(xì)胞是如何與其他細(xì)胞相互作用和溝通的，并識別出具有炎癥和保護(hù)性轉(zhuǎn)錄特征的心臟巨噬細(xì)胞，由此揭示免疫細(xì)胞在心血管系統(tǒng)中的復(fù)雜作用。除此之外，研究團(tuán)隊(duì)還通過細(xì)胞 - 細(xì)胞相互作用的推斷，突出了心房和心室之間不同的巨噬細(xì)胞 - 纖維細(xì)胞 - 心肌細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)，這與骨骼肌大相徑庭。進(jìn)一步的研究將包括研究心臟細(xì)胞是否可以被誘導(dǎo)自我修復(fù)。

◆繪制可能被 SARS-CoV- 2 感染的心肌細(xì)胞圖譜

針對 COVID-19 可以導(dǎo)致嚴(yán)重的血凝現(xiàn)象問題，研究團(tuán)隊(duì)還繪制了可能被 SARS-CoV- 2 感染的心肌細(xì)胞，并發(fā)現(xiàn)小血管中的特殊細(xì)胞也可能是新冠病毒的目標(biāo)。

展望

該研究的共同第一作者、哈佛醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)研究員  Daniel Reichart  表示，這個項(xiàng)目標(biāo)志著人類認(rèn)知‘單細(xì)胞是如何構(gòu)建心臟’的新起點(diǎn)，在心臟中，許多單細(xì)胞具有不同的細(xì)胞狀態(tài)，這項(xiàng)工作也為未來基于再生醫(yī)學(xué)的治療奠定了基礎(chǔ)，通過了解心臟的區(qū)域差異，我們可以開始考慮年齡、運(yùn)動和疾病的影響，幫助推動心臟病學(xué)領(lǐng)域向精準(zhǔn)醫(yī)療的時代。

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