科学家在绘制人体全部 37 万亿个细胞图谱方面迈出了一大步

作为人类细胞图谱的一部分，科学家们发表了三打多篇论文，该图谱旨在逐个细胞地绘制人体图谱。

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人体含有大约 36 万亿 到 37 万亿 个细胞，研究人员正在绘制每一个细胞的生存位置。

国际研究联盟人类细胞图谱 (HCA) 的科学家们对来自世界各地 10,000 多人的 1 亿个细胞进行了分析。研究人员在 100 多个国家开展工作，旨在查明来自不同人口统计和遗传背景的人细胞的相似性和差异。

到 2026 年，该团队计划推出整个人体图谱，详细介绍每个细胞在生命不同阶段的位置、身份和功能。该地图集只是初稿；科学家们预计，后续的迭代可能会包含来自数十亿个人体细胞的数据。

现在，HCA 科学家刚刚发表了 40 多篇论文，这些论文将有助于构建他们的地图集的开创性初稿。该研究成果周三（11 月 20 日）发表在几本《自然》杂志上，绘制了许多器官和器官系统（包括肺、大脑和皮肤）中的细胞图表，并描述了处理所有细胞所需的先进计算工具。那些数据。

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HCA 创始联合主席Aviv Regev将这一进步与传统制图学的飞跃进行了比较。想象一下，从只有 15 世纪的世界地图到拥有包含详细地形、街景和动态交通模式的 Google 地图。

雷格夫在周二（11 月 19 日）的新闻发布会上表示：“这就是我们所做的飞跃——从看起来粗糙的地图转向具有谷歌地图分辨率的地图。” “但我们还有工作要做。”

这显示了正在发育的肢体的一部分，包括正在发育的手和手指。每个斑点都是一个细胞，不同的颜色代表广泛的细胞类型。

人体肺组织的快照。

这张肺部快照显示了最近发现的一种细胞：离子细胞。

科学家比较了成人和儿童样本中不同类型脑细胞的排列。

这些血管存在于称为回肠的小肠部分中。

像这样的皮肤类器官是在实验室中培育的，以模仿人类皮肤。

这项新研究包括一张详细的消化道图，从食道到结肠。研究人员根据从近 190 人身上采集的 110 万个细胞绘制了健康消化道图。他们还收集了患有不同胃肠道疾病（包括溃疡性结肠炎和克罗恩病）的人的数据。通过这项工作，他们发现了一种似乎会导致这些疾病中炎症的细胞，很可能是通过召唤免疫细胞来实现的。

纽约大学朗格健康中心应用生物信息学实验室的科学主任 Itai Yanai 在评论中写道：“肠道炎症会导致细胞发生化生，从一种细胞类型转变为另一种细胞类型。” /u>.柳井说，通过健康和患病肠道的数据，研究人员能够查明哪些干细胞产生了“化生”细胞。研究表明，转化后，化生细胞会引发更多炎症。

在其他论文中，研究人员打开了一扇了解人类早期发育的窗口，揭示了在怀孕前三个月胎盘发育和骨骼如何开始形成。后一项研究揭示了细胞在准备形成头骨时进入的前所未见的状态。研究人员还研究了可能与颅缝早闭有关的基因，这是一种出生缺陷，颅骨的软点融合得太快。

其他论文重点关注“类器官”，即在实验室培养的人体器官的微型版本。其中一项研究了大脑类器官，它模仿发育中的大脑。不同的实验室使用不同的策略来培养类器官，但这引发了关于哪种方法产生最佳模型的问题——哪种大脑类器官最能模仿真实的大脑？科学家们将人类大脑的图谱与类器官的图谱进行了比较，发现至少在妊娠中期，类器官与胎儿的大脑相当匹配。关于妊娠晚期的悬而未决的问题仍然存在。

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另一个实验室也进行了类似的研究观察皮肤类器官，以了解它们与真实皮肤的相似程度。

HCA 组委会成员 Muzlifah Haniffa 在新闻发布会上表示，该图谱帮助研究人员提出类器官的“更好配方”。

但 HCA 联合主席 Sarah Teichmann 补充道，“信息是双向流动的”，因为类器官还揭示了体内发生的微妙细节。她说，科学家可以以人类不可能实现的方式“刺破细胞、扰乱细胞”。因此，制作逼真的类器官有助于揭示疾病是如何产生的以及哪些药物可以有效治疗疾病。

总而言之，三打以上的 HCA 论文代表了向前迈出的一大步。与此同时，该联盟之前发布的数据已经催生了新的发现：2020 年发布的工作帮助揭示了易受 COVID-19 影响的意想不到的组织，而人类肺部的地图则揭示了一种新型细胞- 离子细胞 - 可能在囊性纤维化中发挥关键作用。

“总的来说，这些地图集有潜力成为一种资源，其他人可能会受到启发去探索并与其他生物环境（例如不同物种和罕见疾病）进行比较，”柳井写道。 “研究人员可能会发现人体尚无法想象的方面。”