MIT携手哈佛分析超30万细胞，绘制迄今最全人类心脏细胞图，为心血管疾病诊治带来重要参考

▎药明康德内容团队编辑

这项研究为科学界带来了重要的“参考图”，帮助人们更好地了解疾病的根源。

细胞层面的研究大大拓展了我们对身体器官或系统的生物学理解。然而，在心脏领域，仍然有一些基本问题有待回答：人类的心脏中有多少种细胞？这些细胞在心脏的不同区域有哪些不同功能？各种细胞类型如何影响我们的心脏健康？

为了寻找这些答案，来自麻省理工学院（MIT）和哈佛大学共建Broad研究所的研究团队对来自7个健康心脏近30万个心脏细胞进行分析，绘制了据研究团队介绍为“迄今最全面”的人类心脏细胞图。研究成果近日发表于美国心脏病协会（AHA）期刊《循环》（Circulation）。

截图来源：Circulation

通讯作者，Broad研究所精准心脏病（Precision Cardiology Lab）主任、麻省总医院心律失常服务主任Patrick Ellinor教授指出，“目前，我们对人类心脏中不同类型细胞的了解并不多。”这项研究中的信息有助于深入研究心脏内不同细胞在心血管疾病发生发展中的作用，并寻找新型的药物靶标。

近几十年来，有关心脏的研究大多关注心肌成分。在心脏跳动的过程中，心肌细胞需要依赖复杂的特殊细胞群。然而，人类心脏内的主要细胞类型有哪些，长期以来一直有争论。由于心肌细胞比较大，单细胞测序技术难以处理，为心脏细胞研究带来了挑战。在这项研究中，研究团队采用了另一种方法：单细胞核测序——这种技术可以分析单个细胞核中（而非整个完整细胞中）的RNA。

通过来自心脏4个腔室共287269个单独细胞核的分析，研究团队发现心脏细胞的类型之多超乎想象。他们识别出心脏中有9种主要的细胞类型，以及20多种亚型。Ellinor教授指出：“许多人认为心脏细胞是相对同质化的，但这项研究中看到的多样性令人惊讶。”

▲研究团队观察到心脏细胞的17个细胞簇，图A为其在4个腔室的分布，图B为7个健康心脏样本中的整体分布情况。研究团队进一步将其规范分类为9种主要的细胞类型。（图片来源：参考资料[1]）

数据还显示，在一些心脏细胞类型中，细胞基因表达会随着所在部位的变化而变化。比如，与其他腔室相比，心脏的驻留免疫细胞在右心房表现出独特的基因表达模式。

研究第一作者，Broad研究所Nathan Tucker教授补充解释，“我们很早就知道，不同心脏腔室的心肌细胞是不同的。但是，我们以前并不知道其他支持细胞及其活性在不同腔室中也会有所不同。要在不同腔室背景下，理解这些心脏细胞的作用，这确实是一个令人惊讶且重要的发现。” 

为了更好地从细胞层面理解心脏病遗传学，研究团队还将他们的数据和既往其他研究中的遗传发现共同分析，识别出表达已知与常见心血管疾病相关基因的心脏细胞。他们惊讶地发现，大多数具有可成药靶点的基因主要在3种心脏细胞中表达：成纤维细胞（fibroblast，形成和维持结缔组织）、心肌细胞（cardiomyocyte）和脂肪细胞（adipocytes）。这有助于新药研发人员发现新的治疗靶标，推动心血管疾病的治疗药物开发。

▲一系列心脏代特征与9类细胞的关联程度。从左到右为房颤、PR间期、QT间期、冠状动脉疾病、低密度脂蛋白、糖尿病（图片来源：参考资料[1]）

这项研究为科学界带来了重要的“参考图”，帮助人们更好地了解疾病的根源。比如，中风、心力衰竭等心血管疾病每年在全球造成数百万人死亡，如果没有健康人心脏的细胞图谱作为比对，就很难理解这些疾病的遗传学。Nathan Tucker教授指出：“有一个健康的对照非常重要。我们与科学界共享了这个细胞图谱，并期待着其他研究小组以及特定细胞类型专家的新见解。”接下来，研究团队计划研究一些心脏病患者的心脏细胞，以更好了解心脏细胞在疾病状态下的行为模式。

研究全文长达47页，本文仅介绍主要发现。欲了解更多具体信息，点击文末“阅读原文/Read more”，即可阅读论文原文。

题图来源：123RF

参考资料（可上下滑动查看）

[1] Nathan R. Tucker, et al., (2020). Transcriptional and Cellular Diversity of the Human Heart, Circulation, DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.119.045401

[2] Single-cell map of the heart reveals wide cellular diversity. Retrieved June 8, 2020, from https://medicalxpress.com/news/2020-06-single-cell-heart-reveals-wide-cellular.html

注：本文旨在介绍医药健康研究进展，不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。

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