-許多疾病起源于人類早期發育。一項新的研究揭示了來自人類細胞圖譜（HCA）聯盟的研究人員如何推進這方面的理解。HCA聯盟正在繪制人體的每一種細胞類型，以改變我們對生物學、感染和疾病的認識。相關研究結果發表在2021年9月9日的兩篇Nature論文中，論文標題為“Cells of the human intestinal tract mapped across space and time”和“A roadmap for the Human Developmental Cell Atlas”。

這項新的大規模研究繪制了人類腸道細胞從早期發育到成年的圖譜，構建出迄今為止最全面的腸道細胞圖譜。這揭示了克羅恩病可能是由發育途徑的激活引起的，并發現了治療克羅恩病和其他炎癥性腸病的潛在藥物靶標。這種詳細的圖譜將有助于解釋腸道的形成和功能，并將改變對腸道疾病的研究。

第二篇論文揭示了這個構建整個人類發育細胞圖譜（human developmental cell atlas, HDCA）的巨大雄心計劃，該圖譜包含了對人類健康發育非常重要的所有細胞。腸道只是其中的一個例子，而且來自人類細胞圖譜發育生物學網絡（Human Cell Atlas Developmental Biological Network）的研究人員和他們在世界各地的合作者展示了他們將如何在空間和時間上全面繪制發育中的組織。HDCA是了解早期發育中發生的事件以及這如何影響健康或導致疾病的關鍵，它可能會導致醫療保健領域的變革。

腸道是一種由多種細胞類型組成的復雜組織，在早期發育過程中變化巨大。為了了解腸道的發育和功能，來自英國韋爾科姆基金會桑格研究所、紐卡斯爾大學、劍橋大學的研究人員及其在HCA聯盟中的合作者研究了來自發育中的組織以及兒童和成人供者的超過三分之一的腸道細胞。

利用前沿的單細胞基因組學和空間分析技術，這些作者揭示了每個腸道細胞中哪些基因是活躍的，并創建了在不同時間和腸道12個區域的高度廣泛的腸道細胞圖譜。

克羅恩病的高倍顯微照片。食管活檢組織的H&E染色。圖片來自Nephron/Wikipedia。

第一篇論文的第一作者、韋爾科姆基金會桑格研究所的Rasa Elmentaite說，“通過研究人類腸道在整個發育、童年和成年時期的多個區域，我們創建了獨特的、詳細的健康人類腸道圖譜。這種腸道細胞圖譜揭示了復雜的發育事件，包括免疫系統和神經系統如何在健康的腸道中發育，并確定了腸道在不同時期的重要差異。這些數據可供其他研究腸道的科學家們公開使用，無疑將有助于未來的發現。”

這項新的研究還納入來自克羅恩病患兒的腸道活檢組織。這與健康發育的數據相結合，使人們對腸道的罕見和常見疾病有了新的認識。

Kylie James博士是第一篇論文的共同通訊作者，在韋爾科姆基金會桑格研究所進行了這項新的研究，如今就職于澳大利亞加文醫學研究所。James說，“這種腸道細胞圖譜已經為克羅恩病和其他腸道疾病的起源帶來了新的啟示。例如，我們確定了在發育過程中吸引免疫細胞形成淋巴組織的三種關鍵細胞，并表明這種相同的發育途徑可能導致克羅恩病。這些知識正在幫助科學家們確定腸道疾病的潛在新藥物靶標。”

雖然這種腸道圖譜是了解發育如何闡明疾病的一個例子，但一項巨大的努力已經在進行，以創建整個人類發育細胞圖譜，以便改變我們對健康和疾病的理解。第二篇論文揭示了來自人類細胞圖譜發育生物學網絡的研究人員計劃如何在人類健康發育的不同階段構建這些細胞、組織和器官的基因組參考圖譜的詳細路線圖。

論文共同作者、人類細胞圖譜發育生物學網絡協調員Muzlifah Haniffa教授說，“HDCA將為了解生物學和疾病的許多方面提供重要資源，以改善人類健康。我們的路線圖顯示了我們迄今為止取得的進展，包括構建腸道發育圖譜，我們計劃如何克服挑戰以實現完整的人類發育圖譜，以及這將如何用于了解疾病。”

由Muzlifah Haniffa教授、Sten Linnarsson教授和Deanne Taylor教授在全球范圍內協調，人類細胞圖譜發育生物學網絡將把全球許多研究團隊聚集起來，共享數據和倫理資源。這個跨學科社區將分析和結合來自不同發育階段的數據，構建在不同空間和時間的三維器官和整個胚胎發育圖譜。

論文共同作者、人類細胞圖譜發育生物學網絡協調員Deanne Taylor教授說，“使用了最先進的技術來構建人類發育細胞圖譜是一項非常復雜的任務。該圖譜將是一個極其重要的資源，不僅用于了解健康發育，而且還用于了解最先在兒童身上出現的許多類型的疾病和障礙。”

為了了解組織如何發育和生長，600多名研究人員參加了2021年8月25日至27日舉行的第一屆人類細胞圖譜發育和兒科細胞圖譜會議。他們通過虛擬方式進行交流，建立新的合作關系，并交流知識、靈感和想法。

這些人類發育細胞圖譜的數據將被公開，并將應用于尋找藥物靶標、工程化人類細胞用于研究或篩選，最終甚至作為再生醫學的治療手段。

人類細胞圖譜組織委員會聯合主席、韋爾科姆基金會桑格研究所細胞遺傳學主任Sarah Teichmann博士說，“對發育的詳細了解將有助于解釋人類健康和疾病的許多方面，從流產和兒童發育障礙，到癌癥和衰老。人類細胞圖譜研究已經為克羅恩病和其他疾病提供了重要的見解，并顯示了人類發育細胞圖譜將如何改變我們對人類發育的理解，對診斷、疾病理解和再生醫學產生深遠的影響。”（世聯博研(Bioexcellence) 世聯博研Bioexcellence）

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