人類細胞圖譜計劃，旨在繪制人體的每一種細胞類型。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 萬個單細胞進行了測序分析，構(gòu)建了迄今為止較廣泛的人類心臟細胞圖譜。

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。了解心臟細胞的全部組成及其基因表達譜是這項工作的首步。在這里，研究團隊使用大規(guī)模單細胞和核轉(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)果突出了心肌細胞，周細胞和成纖維細胞的細胞異質(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性轉(zhuǎn)錄特征的心臟常駐巨噬細胞。此外，細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胞 - 成纖維細胞 - 心肌細胞網(wǎng)絡(luò)，這與骨骼肌大相徑庭。本研究的人類心臟細胞圖譜可增進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)）進行了單細胞，單細胞核，CD45+ 細胞的分離和富集。對近 50 萬個單細胞進行了分析測序。

研究結(jié)果展示

◆心肌細胞的異質(zhì)性

研究人員發(fā)現(xiàn)，心臟不同區(qū)域的細胞存在很大的差異。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行了前所未有的細致觀察。研究團隊通過圖譜展示了這些靜脈和動脈中的細胞是如何適應(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。

◆免疫細胞與其他心臟細胞的相互作用

研究人員還把研究重點放在理解心臟修復(fù)上。他們在健康心臟中觀察免疫細胞是如何與其他細胞相互作用和溝通的，并識別出具有炎癥和保護性轉(zhuǎn)錄特征的心臟巨噬細胞，由此揭示免疫細胞在心血管系統(tǒng)中的復(fù)雜作用。除此之外，研究團隊還通過細胞 - 細胞相互作用的推斷，突出了心房和心室之間不同的巨噬細胞 - 纖維細胞 - 心肌細胞網(wǎng)絡(luò)，這與骨骼肌大相徑庭。進一步的研究將包括研究心臟細胞是否可以被誘導(dǎo)自我修復(fù)。

◆繪制可能被 SARS-CoV- 2 感染的心肌細胞圖譜

針對 COVID-19 可以導(dǎo)致嚴重的血凝現(xiàn)象問題，研究團隊還繪制了可能被 SARS-CoV- 2 感染的心肌細胞，并發(fā)現(xiàn)小血管中的特殊細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，這個項目標(biāo)志著人類認知‘單細胞是如何構(gòu)建心臟’的新起點，在心臟中，許多單細胞具有不同的細胞狀態(tài)，這項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、運動和疾病的影響，幫助推動心臟病學(xué)領(lǐng)域向精準醫(yī)療的時代。

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