中國科學家系統揭示人類消化道「發育細胞圖譜」

人類消化道有多少種細胞類型?它們「長」什麼樣?經過多年聯合攻關,我國科學家近日在國際上首次全面、系統地闡明了食道、胃、小腸和大腸4種器官在人類胚胎髮育過程中的基因表達圖譜及其信號調控機制,為消化道生物學研究領域提供了全面、翔實的發育細胞圖譜數據。

由北京未來基因診斷高精尖創新中心(ICG)、北京大學生物動態光學成像中心及北京大學第三醫院多個課題組聯合攻關取得的研究成果,近日在國際知名學術期刊《自然·細胞生物學》上在線發表。

消化道是人體消化系統中最重要的組成部分,主要由食道、胃、小腸、大腸組成,揭示這4種器官在人類胚胎髮育過程中的基因表達調控網絡及「細胞類型圖譜」,是發育生物學領域的重大問題之一。

「這項研究是國際上首次在單細胞解析度和全轉錄組條件下,全面、系統地揭示這4種器官不同細胞類型之間的精準發育路徑和基因表達特徵。

」多年來致力於人類早期胚胎以及生殖系發育的單細胞功能基因組學研究的北京未來基因診斷高精尖創新中心副主任湯富酬教授說。

研究人員首先分離並獲取了人類6到25周胚胎中食道、胃、小腸、大腸4種器官以及成年人的大腸總計5277個單細胞,再對其進行高精度的單細胞轉錄組測序,獲得了多達5T的基因表達譜數據。

在對海量數據進行深入挖掘的基礎上,研究團隊全面系統地對這4種器官的發育進程在基因表達調控層面進行解析,並獲得許多重要發現。

例如,鑑定出這4種器官共40種不同的重要細胞類型,其中包括在人類胚胎髮育階段的30種細胞類型；首次系統地研究了從胎兒到成年人的大腸的發育過程,精確鑑定出成年人大腸中10種主要的細胞類型等。

「這項研究就相當於提供了一個消化道正常細胞的精確圖譜,供研究人員比對,為鑑定多能性幹細胞體外分化產生的消化道細胞的基因表達特徵提供了重要標準。

」湯富酬說。

科學家的研究和發現,也為4種消化道器官相關癌症的研究特別是對結直腸癌的癌變機理研究,在基因表達層面上提供了重要參考。

「要治療腸癌,就得把癌細胞搞清楚,這就需要跟正常細胞去比對。

」湯富酬說。

(魏夢佳)