科学家成功绘制出人类骨髓的生物分子图谱 有望为揭示血液产生提供前所未有的视野

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Cell：科学家成功绘制出人类骨髓的生物分子图谱 有望为揭示血液产生提供前所未有的视野- K3 h' b4 q+ K; r7 a. S
来源：生物谷原创 2024-05-20 11:44) z' k: b$ _5 f! \5 C5 x
来自宾夕法尼亚大学等机构的科学家们通过研究揭示了一种强大的新型骨髓图谱，其或能为公众提供首个进入健康和疾病血液产生谱的视觉通行证。
1 e1 r; d2 X4 M骨髓是负责制造血液的器官，多种非造血细胞对造血作用也有一定的共线，然而，这些细胞及其空间组织在很大程度上仍然未被阐释，因为其在人类研究中具有一定的技术挑战性。近日，一篇发表在国际杂志Cell上题为“Mapping the cellular biogeography of human bone marrow niches using single-cell transcriptomics and proteomic imaging”的研究报告中，来自宾夕法尼亚大学等机构的科学家们通过研究揭示了一种强大的新型骨髓图谱，其或能为公众提供首个进入健康和疾病血液产生谱的视觉通行证。1 Z8 m& _! X% T& D$ |
研究者Kai Tan博士说道，这项研究中，我们首次拥有了一个全面的框架蓝图来观察骨髓细胞中的完整基因表达和空间组织，尽管本文研究具有一定的基础性，但我们设想这种图谱或能被用来开发新型诊断测试技术，并识别出新型CAR-T或其它治疗性靶点，并帮助发现指示疾病的空间生物标志物。尽管这项研究是由宾夕法尼亚大学的研究人员牵头，但其仍然是广泛人类生物分子图谱研究计划（HuBMAP）中的一部分。HuBMAP联盟是由来自14个州和4个国家的42个不同大学的研究团队所组成，目前研究人员正在通过联合研究来创建新一代分子分析技术和计算工具，这或许就能促使研究人员创建基本的组织图谱，并构建人体细胞之间的功能和关联图谱。  o- d8 J% r. R7 H0 i" M% Z) w
研究者认为，这种规模的研究只有在庞大团队的努力下才有可能实现，通过多个研究机构和科学联盟的合作，研究人员就能对人体中微观的组成部分进行基本地理解。长期以来，科学家们一直认为，尽管大多数骨髓都由血细胞组成，但一小部分非血液细胞可能会在儿童和成人骨髓疾病的发生中扮演着重要角色，比如白血病、骨髓增生性疾病或骨髓衰竭综合征等；然而，在这项研究之前，由于这些细胞的稀有性和脆弱性所引起的技术问题，从而就使得这项研究面临着一定的挑战性。/ \; v; M# N! I

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图片来源：Cell (2024). DOI:10.1016/j.cell.2024.04.013
9 C" d4 t/ c7 [* p; k: u$ K文章中，研究人员首次克服了这些局限性，并利用单细胞RNA测序技术全面分析了成人的骨髓组织，该技术能捕获成千上万个单一细胞的完整基因表达谱，并能揭示组成器官的细胞类型的完整组合。研究人员重点对调节血细胞发育和免疫重要过程的骨髓进行了研究，他们至少捕获了9种非造血细胞亚群，包括基质细胞、骨细胞和内皮细胞（血管细胞），其中至少三种此前并未被报道过，其能产生关键的支持性因子；研究人员还能创建一本百科全书，其中包括已知在人类血液产生过程中非常重要的罕见非血细胞产生因子，这或许能帮助研究人员更好地理解未来研究的重点是哪种细胞通讯机制。# X* f% i5 ~2 c
相关研究发现强调了关键技术宅当今生物分子研究中日益重要的角色，研究人员利用一种称之为CODEX的复杂新技术及机器学习的手段，创建了大约80玩个细胞空间骨髓图谱与转录图谱相对应，这种方法，加上对成千上万个细胞和结构进行艰苦的手工注释，从而就能促使他们更好地解析健康的骨髓具有完全不同的空间组织，而且脂肪细胞与造血细胞之间的关系要比此前科学家们认为地更为密切。
3 ^7 `1 Z4 {4 t( A( Y( u& O研究者Tan说道，我们才刚刚开始接触可能性的表明，未来研究中，我们将基于本文研究结果加速骨髓相关研究，希望未来有一天这些数字途径能带来治疗急性白血病和其它骨髓疾病的研究突破。当应用于白血病患者的样本时，这些技术就能识别出骨髓中癌细胞位点的间充质细胞（mesenchymal cells，一种罕见的非血细胞）的扩增，这或许就揭示了未来疾病疗法的潜在新方向。4 T6 Z+ Y& b7 J/ L
综上，本文研究结果表明，研究人员所开发的空间分辨的人类骨髓多组学图谱或能为研究驱动造血过程的细胞间相互作用提供一定的参考。（生物谷Bioon.com）
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Shovik Bandyopadhyay,Michael P. Duffy,Kyung Jin Ahn，et al. Mapping the cellular biogeography of human bone marrow niches using single-cell transcriptomics and proteomic imaging, Cell (2024). DOI:10.1016/j.cell.2024.04.0136 f5 U" G* {* @3 p3 p