全球首个非人灵长类动物全身器官细胞图谱发布

4月14日，在深圳国家基因库举行了一场关于“细胞地图”的发布会。就在前一天，由深圳华大生命科学研究院主导、多国科研团队共同参与的猕猴全身器官细胞图谱发表于国际顶级学术期刊《自然》(Nature)。

据悉，这是全球首个非人灵长类动物的全身器官细胞图谱，将被用于物种进化、人类疾病以及药物评价和筛选相关的研究，为人类更好地探究生命的进化提供了可能。

测序114万个细胞

如果说21世纪初，人类基因组草图的问世为生命科学研究谱写了一本生命“天书”，为生命数字化提供了基础，此次发布的细胞图谱则更像一张地图，帮助全面解码细胞的数字化特征。

细胞携带着生物体的遗传信息，然而目前人类对自身细胞的认识还很有限。为此，研究人员将目光投向了和人的基因相似度高达93%的猕猴，绘制了一张猕猴的全身器官的细胞图谱。

“有了这张‘地图’，就相当于有了一个探索生命细胞分辨率的高精度仪器，可以看到每个器官都有哪些细胞，还可以精细到每个细胞里具体的分子特征及与其他细胞的互作关系。”论文的第一作者、深圳华大生命科学研究院韩磊博士介绍道，“这为我们更好地认识生命的基本结构，探究疾病和细胞的关系打下了基础，也为疾病的精准治疗提供了新的方向。”

此次研究对成年猕猴的45个器官约114万个细胞进行了单细胞测序分析，将其分成了113种主要细胞类型和463种细胞亚类，并搭建了非人灵长类动物百万单细胞交互式资源网站。

“非人灵长类动物相比其他模式动物，在人类疾病特别是认知和神经系统疾病研究中具有显著优势，” 论文的共同通讯作者之一、深圳华大生命科学研究院刘龙奇表示，“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，开拓新的视野。”

为疾病治疗提供新方向

据悉，该图谱的绘制，离不开两大利器：单细胞测序技术的进步和测序成本的下降。

过去，要绘制这样一张“地图”，需要大量的时间及高昂的实验成本。如今，基于华大自主开发的单细胞建库平台和DNBSEQ测序技术，世界各地的领域专家及科研工作者可以以低成本、高通量、高灵敏度和准确性的方法进行大规模的单细胞测序分析，为整个生命科学领域提供了一系列宝贵的数据资源。

谈到此次研究的意义，华大提到了三个方面。

第一是为器官损伤修复提供方向。我们身体里的各个组织中存在着许多共有的细胞类型，这些细胞类型由于所处的组织环境不同具有不同的分子特征。比如肝脏和肾脏有一部分细胞的类型可能是相同的。利用非人灵长类细胞图谱，研究者找到了各个组织的共有细胞类型及其特有标签(特异性标记基因)，这对于了解这些共有细胞在不同组织里发挥不同功能提供了分子层面的证据。

第二是为预防和治疗病毒性传染病及遗传疾病提供数据支持。基于该图谱，研究人员构建了包含新冠、乙肝、狂犬病毒等126种病毒易感细胞类型的病毒数据库，这就像一本“病毒字典”，有了它，医生在检查新冠肺炎确诊患者肺部情况的时候，可能也会同步检查肾脏、肝脏和胆囊。

第三是为缩短药物研发时间提供助力。通过这个细胞图谱，研究人员可以针对靶向细胞检测该细胞对药物的反应，从而快速选出几种有效的药物，再进行动物试验。这将大大缩短大规模药物筛选的时间，有助于靶向药的研发和精准治疗。

“大规模细胞图谱的绘制工作，对于我们理解器官结构组成、胚胎发育和衰老、人类疾病及生命演化等都具有重要的意义。未来我们还将开发更高通量的单细胞技术以及具备空间分辨率的多组学技术，为全面构建生命单细胞分辨率的时空图谱提供重要工具。”论文的共同通讯作者之一、深圳华大生命科学研究院院长徐讯表示。

6国团队合作成果

刘龙奇告诉记者，此次研究中提到的单细胞技术，除了全面系统地绘制更多物资的细胞图谱，未来还将发挥越来越重要的作用。

“单细胞工具可以帮助我们进行疾病的诊断、治疗。比如目前去医院做血常规，基本都是一些生化指标、细胞技术指标。但实际上一管血里有100万个细胞，其中大部分都是免疫细胞，它是人体健康的前哨，能够指征人体跟什么样的系统、病毒有接触，人体是不是哪些器官发生了癌变，是不是有肿瘤的产生，这些免疫细胞里都可以反映这些信息。”刘龙奇说，随着工具成本的下降，以及大人群图谱绘制工作的不断扩大，或许血常规可以告诉我们更多健康信息。

记者了解到，本次研究是一项国际合作项目，由来自6个国家的35个科研团队共同参与完成，包括华大研究院、国家基因库、吉林大学、瑞典卡罗林斯卡医学院、英国剑桥大学、西班牙ICREA研究所等。(记者 袁斯茹)