中国构建首个人类细胞图谱基本框架 80后浙大学者领衔

包括郭国骥团队在内的全球实验室此前也陆续绘制出了一些动物的细胞图谱和人体单个组织类型的细胞图谱。正是在上述小鼠细胞图谱工作的基础之上，研究团队继续对60种人体组织样品和7种细胞培养样品进行了Microwell-seq高通量单细胞测序分析，系统性地绘制了跨越胚胎和成年两个时期，涵盖八大系统的人类细胞图谱。

他们充分利用了Microwell-seq成本低廉、双细胞污染率低和细胞普适性广等优势，建立了70多万个单细胞的转录组数据库，鉴定了人体100余种细胞大类和800余种细胞亚类。基于该数据库，团队开发了scHCL（单细胞人类细胞图谱）单细胞比对系统用于人体细胞类型的识别，并搭建了人类细胞蓝图网站（国家基因库镜像https://db.cngb.org/HCL/）。

郭国骥表示，“我们发现，多种成人的上皮、内皮和基质细胞在组织中似乎扮演着免疫细胞的角色。趋化因子阳性上皮细胞，抗原呈递阳性内皮细胞和白介素阳性成纤维细胞广泛的分布在成体的各种组织器官之中，并在分类上独立于传统的上皮、内皮、基质和免疫细胞。”

“我们认为成年人非免疫细胞的广泛免疫激活是人体区域免疫的一种重要调节机制。”

通过跨时期、跨组织和跨物种的细胞图谱分析，研究团队还揭示了一个普适性的哺乳动物细胞命运决定机制：干细胞和祖细胞的转录状态混杂且随机，分化和成熟细胞的转录状态分明且稳定，基因组中的调节子预先决定了分化终端的稳定状态。

值得注意的是，这项研究首次从单细胞水平上全面分析了胚胎和成年时期的人体细胞种类，研究数据将成为探索细胞命运决定机制的资源宝库，研究方法将对人体正常与疾病细胞状态的鉴定带来深远影响。

研究团队同时指出，这项研究尚存在局限，即每种组织的细胞样本体量不大。 郭国骥说，“我们的工作在测序深度上存在一定局限性，但是在跨组织和跨物种的数据可比性上有较大优势。完美版的人类细胞图谱还应该整合空间信息，多组学数据和人群分析，这需要全世界科学家的共同努力。”

宏大的“人类细胞图谱”计划

20世纪70年代，英国发育生物学家John Sulston耗费18个月用光学显微镜观察线虫的发育，他每隔5分钟画出他看到的现象，最终数百幅图谱解释了线虫的早期发育过程。根据这些图及其他信息，Sulston等人描绘了迄今为止多细胞生物种类中一个最为完整的细胞谱系图，浓缩了线虫近千个细胞的命运。

正因为这项工作，Sulston在60岁的时候，也就是在2002年斩获了诺贝尔生理或医学奖。

在距离Sulston用显微镜观察线虫发育半个世纪之后，美国麻省理工学院-哈佛大学博德研究所（Broad Institute of MIT and Harvard）的计算生物学家Aviv Regev、英国威康信托桑格研究所细胞遗传学负责人（Wellcome Trust Sanger Institute）Sarah A. Teichmann等人在英国伦敦召开了一次会议，建议实施一个远比线虫细胞谱系研究宏大的“人类细胞图谱”（Human Cell Atlas，HCA）的国际合作研究计划。

HCA计划被认为堪比“人类基因组计划”。这次会议召开10个月之后，即2017年8月，Regev等人在论文预印本平台bioRxiv发表了一篇文章，文章标题即为“The Human Cell Atlas”,系统论述了HCA的意义、目标、任务和实施路径。

HCA提出的基本目标是：采用特定的分子表达谱来确定人体的所有细胞类型，并将此类信息与经典的细胞空间位置和形态的描述连接起来。他们提出的终极目标是：确定人体中的每一个细胞；确定每个细胞的空间位置；通过细胞谱系确定在人的一生中每一时刻出现过的每个细胞；根据健康状态、基因型、生活方式和外界环境的不同，对每一个个体的细胞图谱进行注释。

然而，这份工作是庞大而复杂的。中科院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所研究员、中科院系统生物学重点实验室主任吴家睿在2018年11月发表的一篇文章中指出：可以这样说，这一终极目标的实现意味着生命科学的终结。

值得注意的是，在2003年宣布完成的国际“人类基因组计划”中，中国通过积极争取最终获准加入，最后负责完成全部序列的1% ，即3号染色体上的3000万个碱基对，中国也因此成为参与这一被誉为生命科学“登月计划”的唯一发展中国家。

同样，在上述发表在bioRxiv平台上的这篇文章中，62家作者单位基本为美国和英国的研究机构，但没有一家来自中国的科研机构位列其中。

郭国骥对澎湃新闻记者表示，人类细胞图谱的倡议是一个开放性的倡议，中国科学家在这项计划中并没有非常明确的分工，“但由于我国单细胞组学领域实力较强，未来中国科学家的工作必然会为最终版的人类细胞图谱做出巨大的贡献。”

（编辑：555手机网）

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