《自然》:华大发布全球首个非人灵长类全细胞图谱 助力人类疾病研究

来源：生物世界2022-04-15 15:25

除了病毒引起的疾病，研究人员还可以输入特定遗传病的致病基因或基因位点，查询疾病可能的致病细胞类型。

由深圳华大生命科学研究院牵头的一支跨国研究团队在《自然》杂志上发表了题为：非人灵长类动物食蟹猴的细胞转录体基因组图谱的研究论文。

这是世界上第一个非人灵长类动物(猕猴)的器官和细胞图谱。该图谱将用于与物种进化、人类疾病以及药物评价和筛选相关的研究，为生物医学发展提供基础资源和工具，辅助疾病和靶向药物的开发，使人类更好地探索生命进化成为可能。

21世纪初，人类基因组草图的问世为生命科学研究写下了一份生命天书，为生命的数字化提供了基础。然而，遗传信息是由细胞携带的。目前人类对自身细胞的认识还很有限。全面解码细胞的数字特征将促进生命科学的研究，并为生物医学的发展提供基础资源和工具。为此，研究人员将目光转向了与人类有93%遗传相似性的猕猴，并绘制了猕猴整个器官的细胞图。

这本地图集就像一张地图。有了它，就相当于有了一个高精度的仪器来探索活细胞的分辨率。你可以看到每个器官中有哪些细胞，还可以精细到每个细胞的具体分子特征及其与其他细胞的相互作用。论文第一作者、深圳华大生命科学研究院雷寒博士表示，这为我们更好地理解生命的基本结构和探索疾病与细胞的关系奠定了基础，也为疾病的治疗提供了新的方向。

基于华大自主研发的单细胞数据库和测序平台，研究团队对成年恒河猴45个器官中约114万个细胞进行了测序，划分为113个主要细胞类型和463个细胞亚类，并建立了非人灵长类百万单细胞互动资源网站。

非人灵长类百万单细胞互动资源网站截图

与其他模式动物相比，非人灵长类动物在人类疾病特别是认知和神经系统疾病的研究中具有明显的优势。论文合著者之一、深圳华大生命科学研究院刘表示，猕猴全细胞图谱将为人类疾病机制和临床前研究提供丰富的信息，开辟新的视野。

为器官损伤修复提供方向。

在我们身体的各种组织中有许多常见的细胞类型，这些细胞类型因组织环境不同而具有不同的分子特征。例如，肝脏和肾脏中的一些细胞可能是同一类型的。利用非人灵长类细胞图谱，研究人员在各种组织中发现了常见的细胞类型及其独特的标签(特异性标记基因)，为了解这些常见细胞在不同组织中发挥不同功能提供了分子证据。

同时，研究人员还在各种组织中发现了多种具有分化潜能的细胞，这可能为后期各种器官损伤的修复提供细胞来源，为哺乳动物组织再生的研究提供新思路。

为预防和治疗病毒感染性疾病和遗传性疾病提供数据支持。

基于这个图谱，研究人员构建了一个包含新冠肺炎、乙肝、狂犬病毒等126种病毒易感细胞类型的病毒数据库，就像一个病毒字典，通过它他们可以快速查询病毒最有可能感染的细胞类型，同时看到这种细胞类型可能分布的器官。有了它，医生在检查确诊患者的肺部情况时，可以同时检查肾脏、肝脏和胆囊。正如病毒字典中提到的，这些器官也分布着新冠肺炎细胞。

除了病毒引起的疾病，研究人员还可以输入特定遗传病的致病基因或基因位点，查询疾病可能的致病细胞类型。

有助于缩短药物研发时间。

众所周知，药物研发成本高，耗时长。药物初选的第一步是从几千种药物中筛选出几种相对有效的药物，这需要非常长的时间，科研人员不可能对每一种药物都进行动物试验。

通过这种细胞图谱，研究人员可以检测出靶细胞对这些药物的反应，从而快速筛选出几种有效的药物，并进行动物实验。这将大大缩短大规模药物筛选的时间，有助于靶向药物和精准治疗的研发。

大规模细胞图谱的绘制，对我们了解器官结构、胚胎发育和衰老、人类疾病和生命进化都具有重要意义。未来还将发展高通量单细胞技术和具有空间分辨率的多组学技术，为全面构建单细胞分辨率生命时空图谱提供重要工具。论文合著者之一、深华大生命科学研究院院长许逊表示，与此同时，细胞图谱数据也在快速增长，其中包含了海量的信息。这些数据和挖掘工作需要全世界科学家的共同协作和努力。

这个图谱的绘制离不开单细胞测序技术的进步和测序成本的降低。在过去，绘制这样的地图需要花费大量的时间和很高的实验成本。现在，基于华大自主研发的单细胞数据库平台(DNBelab C4)和DNBSEQ测序技术，世界各地的领域专家和研究人员可以低成本、高通量、高灵敏度、高准确度地进行大规模单细胞测序分析，为整个生命科学领域提供了一系列宝贵的数据资源。

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