hLife Review | 探索药物性肝损伤：单细胞组学的新视角
论文导读
近日，中国中医科学院中药研究所张彦琼研究团队在hLife上发表了题为“Single-cell omics in tracing cellular heterogeneity of drug-induced liver injury: Technological landscape and prospective application”的综述，系统阐述了单细胞组学技术是探索药物性肝损伤（drug-induced liver injury, DILI）细胞异质性及其相关分子机制的有力工具。
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在药物使用过程中，因药物本身或/及其代谢产物或由于特殊体质对药物的超敏感性或耐受性降低所导致的肝脏损伤称为药物性肝损伤。目前日常使用的3万种药物和保健品中，已明确有超过1300种可以引起DILI，因此，DILI已成为一个不容忽视的严重公共卫生问题。本文系统综述了DILI流行病学与机制研究现状，并探讨了单细胞组学技术在DILI细胞异质性研究中的应用现状及前景。
DILI分为固有型药物性肝损伤（In DILI）和特异质型药物性肝损伤（IDILI），后者只体现在对某些药物易感的患者身上，严重程度与药物剂量无关，具有较长的潜伏期和不可预测性。两类DILI均可引起机体氧化应激、细胞器应激反应和肝坏死等严重后果，然而，其相关机制研究仍有待完善（图1）。
图1 药物性肝损伤发病机制示意图
单细胞组学技术可解决传统组学技术忽略的细胞异质性问题、解析细胞分子层的差异、阐明细胞微环境及其与邻近细胞的协调作用，为解析复杂疾病提供新思路。单细胞基因组学和单细胞表观基因组学从基因表达水平，单细胞转录组学从转录水平，单细胞蛋白质组学从蛋白质水平，单细胞代谢组学从代谢水平分别探究药物对机体不同层面的影响（图2）。特别地，单细胞转录组学与单细胞蛋白质组学已被广泛应用于DILI的相关研究（图3，图4）。其中，运用单细胞转录组学分析给药前后肝脏组织不同细胞亚群基因表达谱的变化规律，发现DILI主要与免疫-炎症失衡、细胞凋亡、脂肪酸代谢功能障碍等相关；运用单细胞蛋白质组学技术检测给药前后采集的外周血单核细胞样本，揭示了B细胞、CD4+T细胞、记忆CD8+T细胞、NK细胞在DILI中发挥的不同功能，该手段有助于开发一种非创伤性的DILI诊断方法。然而，由于批次效应、技术噪声、患者间差异、样本采集困难等限制导致目前其他组学还未应用于DILI领域。
图2 单细胞组学技术在药物性肝损伤细胞异质性研究中的应用现状及前景
图3 单细胞转录组学技术在探索药物性肝损伤细胞异质性中的应用现状及研究前景
图4 单细胞蛋白质组学技术在探索药物性肝损伤细胞异质性中的应用现状及研究前景
总之，单细胞组学技术在DILI领域仍处于起步阶段，未来需联用多组学技术，连接细胞间的基因水平、转录水平、蛋白质水平以及表观代谢水平变化，有助于新细胞类型及新机制的发现；联合空间组学，弥补缺失的细胞空间分布信息，三维立体地展示细胞分子谱图，解析DILI致病机制，弥补现阶段对于IDILI的研究空白，有助于DILI的精准诊断与临床干预，维护人类的肝脏健康！
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作者简介
毛霞 助理研究员
第一作者
机构：中国中医科学院中药研究所
研究方向：抗炎免疫中药药理学研究
胥明珠 硕士研究生
第一作者
机构：中国中医科学院中药研究所
研究方向：中药药效与安全性评价
张彦琼 研究员
通讯作者
机构：中国中医科学院中药研究所
研究方向：中医药系统生物学研究
引用格式：
Mao X, Xu M, Yan X, et al. Single-cell omics in tracing cellular heterogeneity of drug-induced liver injury: Technological landscape and prospective application. hLife 2024;2:325–341.
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hLife由高福院士、董晨院士和Jules A. Hoffmann教授（2011诺奖获得者）领衔，是中国科学院微生物研究所主办，中国生物工程学会，浙江大学陈廷烨大健康学院，西湖大学医学院，上海市免疫治疗创新研究院和广州霍夫曼免疫研究所联合支持，与国际出版商爱思唯尔合作的健康科学领域综合性英文期刊。
hLife聚焦健康科学领域的前沿进展，旨在促进基础研究与临床应用的融合发展。期刊发表与医学相关各研究领域最新成果，学科领域包括（但不限于）病原生物学、流行病学、生理学、免疫学、结构生物学、疾病监测、肿瘤、药物、疫苗和健康政策等。
hLife是一本金色开放获取期刊，月刊出版；2022年成功入选“中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊”；2023年11月正式创刊。
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