2021-04-06
再生醫學改變(bian)了傳統對于壞(huai)死性和損傷性等疾病的治療手段，對疾病的機理研究和臨床應用帶來了革(ge)命性變(bian)化。
今天小編為大家介紹一(yi)篇(pian)2020年十一(yi)月(yue)發表(biao)在(zai)(zai)Cell Stem Cell上(shang)的單細胞測序在(zai)(zai)心臟再生醫(yi)學中應(ying)用(yong)的文章。
胚胎心(xin)(xin)內膜(mo)細胞(bao)可誘(you)導小梁心(xin)(xin)肌的形成，促進心(xin)(xin)臟(zang)瓣膜(mo)和(he)(he)冠狀血管(guan)的發育(yu)。因此(ci)，對于胚胎心(xin)(xin)內膜(mo)的研究(jiu)有助于心(xin)(xin)臟(zang)再(zai)生醫學的臨床應用(yong)。作(zuo)者發現BMP4,BMP10處理中胚層(ceng)細胞(bao)和(he)(he)干細胞(bao)可發育(yu)心(xin)(xin)內膜(mo)細胞(bao)，并進一(yi)步發育(yu)成小梁心(xin)(xin)肌，在體(ti)外(wai)建(jian)立(li)了一(yi)個心(xin)(xin)臟(zang)再(zai)生體(ti)系。
傳統研究中，判斷不(bu)同新的(de)(de)細胞(bao)類(lei)型的(de)(de)方法，是(shi)針對各個細胞(bao)類(lei)型的(de)(de)Marker基(ji)因進行(xing)qRT-PCR驗(yan)證(zheng)（圖一）和(he)流式驗(yan)證(zheng)（圖二）。
圖一
圖二
當科學研究發展到了今天，我們會(hui)提出以下質疑：
1、在器(qi)官再(zai)生體(ti)系里(li)，是(shi)一群不同狀態的(de)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)的(de)組合，用qRT-PCR僅(jin)可(ke)以定量的(de)判定某些感興(xing)趣(qu)的(de)基(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)的(de)表(biao)(biao)達量，若marker基(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)在多類(lei)(lei)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)中(zhong)表(biao)(biao)達，則(ze)無法對(dui)各類(lei)(lei)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)進(jin)(jin)行區分，也無法知曉其準確數目(mu)。若marker基(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)在一類(lei)(lei)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)中(zhong)表(biao)(biao)達，但(dan)這類(lei)(lei)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)具有不同狀態，則(ze)無法鑒別不同的(de)狀態。此外，對(dui)于不表(biao)(biao)達marker基(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)的(de)其他細(xi)(xi)胞(bao)(bao)，則(ze)是(shi)完全的(de)未知數。流式(shi)可(ke)從細(xi)(xi)胞(bao)(bao)角度對(dui)qPCR結果進(jin)(jin)行佐證，但(dan)是(shi)對(dui)于感興(xing)趣(qu)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)類(lei)(lei)型的(de)基(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)表(biao)(biao)達情況，不同狀態及其他細(xi)(xi)胞(bao)(bao)類(lei)(lei)型的(de)揭示則(ze)無可(ke)下手。
2、在器官再生過(guo)程中，以往的研究通過(guo)分析發(fa)育過(guo)程中的數(shu)張“截圖”間接地(di)展現(xian)器官的發(fa)育過(guo)程，這種(zhong)“管中窺(kui)豹”式(shi)的研究或(huo)多或(huo)少存在一些局(ju)限(xian)。
3、若能通過新的(de)研究方(fang)法，對(dui)所有的(de)細胞(bao)進(jin)行分析，則可勾(gou)勒出器官再生的(de)全局，完成從“jpg”式展示到“avi”式展示的(de)蛻變(bian)。
4、對器官再(zai)生的(de)全局描繪(hui)，有助于我們將其與胚胎發育做(zuo)詳盡的(de)比較，為(wei)揭(jie)開器官再(zai)生提供(gong)更清晰(xi)準確的(de)數據(ju)。
本文針對(dui)(dui)全(quan)能干細(xi)(xi)(xi)胞(bao)誘導的心(xin)臟再(zai)生(sheng)體系進行了單(dan)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)測序(xu)研究，體系中存在(zai)三種細(xi)(xi)(xi)胞(bao)類(lei)型：心(xin)內(nei)膜(mo)(mo)(mo)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)、內(nei)皮細(xi)(xi)(xi)胞(bao)和CD31+非內(nei)皮細(xi)(xi)(xi)胞(bao)（圖(tu)三），其中心(xin)內(nei)膜(mo)(mo)(mo)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)分為三個cluster，對(dui)(dui)這三個cluster的擬時序(xu)分析進一(yi)步驗證了三者(zhe)的發育軌跡（圖(tu)四）。發現器官再(zai)生(sheng)的心(xin)膜(mo)(mo)(mo)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)與胚(pei)胎發育過程中的細(xi)(xi)(xi)胞(bao)具有(you)高度的相似(si)性（圖(tu)五），同時，通過單(dan)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)測序(xu)，鑒定到(dao)了新(xin)的心(xin)內(nei)膜(mo)(mo)(mo)marker基因（圖(tu)六(liu)）。
圖三
圖四(si)
圖(tu)五
圖(tu)六
此(ci)項(xiang)研究利用單(dan)細胞(bao)(bao)測序(xu)數據對(dui)器官再生(sheng)過程中的(de)(de)所有(you)細胞(bao)(bao)進行了(le)轉錄(lu)組(zu)測定，分(fen)析了(le)每一(yi)個細胞(bao)(bao)的(de)(de)全轉錄(lu)組(zu)水平(ping)的(de)(de)分(fen)析，確(que)定了(le)不同類別細胞(bao)(bao)和(he)精細的(de)(de)發(fa)育狀態。這種全局范圍(wei)的(de)(de)研究高效地展現了(le)細胞(bao)(bao)演化狀態。通過單(dan)細胞(bao)(bao)測序(xu)的(de)(de)方法，使得(de)再生(sheng)醫學的(de)(de)研究在高屋建瓴的(de)(de)角度進行深入，提供更(geng)清晰準(zhun)確(que)的(de)(de)圖(tu)譜。
