解锁疾病治疗：突破性绘制160万个肠细胞图谱

了解肠道的细胞结构可以增强我们对诸如肠癌和炎症性肠病（IBD）等疾病的认识。利用这个图谱，来自威康桑格研究所及其合作伙伴的团队发现了一种特定肠道细胞的新功能，这可能加剧某些个体的炎症循环，最终导致疼痛和不适。

这项研究于今天（11月20日）在《自然》期刊上发表，解释了研究人员如何同步来自人类胃肠道的25个单细胞数据集，创建了世界上最广泛的可自由访问的人类肠道资源。这些数据包括来自健康和有健康问题的个体的样本。

通过对健康和疾病中的人类肠道有更全面的了解，科学家们可以识别出可能触发溃疡性结肠炎和克罗恩病等疾病的重要改变或差异，为新药物开发目标铺平道路。

这项研究是《自然》系列期刊上超过40篇HCA出版物的一个部分，标志着对人类身体理解的重要进展。这些相互关联的研究揭示了人类发展、健康和疾病生物学的关键组分，促成了建立人类细胞图谱所需的基本分析工具和技术。

胃肠道包括参与消化的各种器官，这些器官共同工作以吸收营养，并作为防御病原体的屏障。它从口腔开始，包括咽喉、食道、胃、小肠、大肠、直肠和肛门等器官。

胃肠道疾病影响着全球数百万人的生活。例如，溃疡性结肠炎和克罗恩病这两种形式的IBD，影响着全球超过七百万人²，在英国每123人中就有1人罹患IBD³。IBD的症状在个体之间可能各不相同，并且可能显著影响患者的生活质量，包括腹痛、腹泻、直肠出血、严重疲劳和关节问题。

肠癌或结直肠癌起源于大肠，是英国第四大常见癌症，每年大约有43000个新病例⁴。全球约有两百万例⁵，估计17名男性中就有1名，20名女性中就有1名在其一生中的某个时刻会发展成肠癌⁴。

鉴于这些疾病的普遍性，许多单细胞研究探讨了健康和疾病状态下胃肠道的细胞结构，但由于不同的方法和标记系统，外部研究人员的使用面临挑战。

在这项新的研究中，威康桑格研究所的团队和合作者开发了一种创新工具来标准化这些数据集，创建了一个统一的肠道细胞资源供全球研究人员访问。该工具也可以适用于其他器官，促进额外的研究。

研究人员合并了25个数据集，形成了包含160万个细胞的图谱，结合了单细胞和空间数据，使科学家能够识别出存在的各种细胞、它们的位置及其与周围环境的相互作用。该图谱利用了没有胃肠问题的个体以及患有胃癌和结肠癌、乳糜泻、溃疡性结肠炎和克罗恩病的个体的组织样本数据。

研究人员还识别出一种可能与炎症相关的肠道细胞，这种细胞被称为肠道化生细胞，它们通常在修复胃黏膜中发挥作用。然而，研究发现这些细胞与其他参与炎症的胃肠细胞在遗传上相似。他们提出，IBD中的炎症导致这些化生细胞发生改变，积极参与持续的炎症反应。

通过深入了解这种炎症循环，可能会发现防止或治疗IBD的新策略，并有可能将这些发现应用于其他组织和疾病。

肠道细胞图谱是免费的，研究团队已经建立了新的程序，允许持续添加数据，创建一个不断发展的、可供科学家访问的资源。

来自威康桑格研究所的首席作者阿曼达·奥利弗博士表示：“空间和单细胞数据的结合揭示了肠道细胞之间交互的独特见解，这有助于深入理解人类生理学。合并现有数据集使我们能够构建更丰富的人类肠道视图，促进研究人员之间的合作，以推动人类健康。我们的肠道细胞图谱旨在统一且可自由访问，鼓励其他人的贡献，供全球科学家使用。”

曾在威康桑格研究所任职、现为Ensocell Therapeutics的共同高级作者拉萨·埃尔门泰特博士评论道：“这个综合图谱的全面性，包含了来自有和没有肠道疾病的个体的数据，使我们能够识别出一种可能与某些慢性病相关的病理细胞类型，为未来的干预提供了潜在靶点。这表明了综合单细胞图谱在研究中的有效性，我对将这种方法应用于其他组织和器官感到乐观，这将为各种疾病带来重大的治疗突破。”

人类细胞图谱的共同创始人、曾在威康桑格研究所工作，现在在剑桥干细胞研究所的共同高级作者萨拉·泰希曼教授表示：“通过人类细胞图谱对细胞的细致理解将澄清许多关于人类健康和疾病的方面，并可能揭示新的治疗途径。这个统一的肠道细胞图谱更是通过全球科学家的合作努力取得的成果，提供了一个可以让大家利用的全面资源以寻求理解和治疗疾病的新方法。”

肠道细胞图谱资源可在这里访问：https://www.gutcellatlas.org/

1. HCA是一个全球合作联盟，旨在创建人类所有细胞的广泛参考图谱——生命的基本单位，以增强我们对人类健康的理解并改善疾病的诊断、监测和治疗。HCA社区正在组装高质量的各种组织、器官和系统的图谱，以构建人类身体的全面图谱。来自100多个国家的3500多名HCA成员正在合作开发一个多元且可访问的图谱，造福全球人类。通过这一倡议取得的发现正在为医学应用提供信息，从诊断到药物发现，人类细胞图谱将影响生物学和医疗保健的各个领域，标志着精确医学新时代的到来。 https://www.humancellatlas.org
2. V. Jairath, B. G. Feagan. (2020) 炎症性肠病的全球负担. 柳叶刀. DOI: 10.1016/S2468-1253(19)30358-9
3. 新研究显示，英国超过1/123的人生活在克罗恩病或结肠炎中。(2022) 克罗恩病与结肠炎UK可获得于： https://crohnsandcolitis.org.uk/news-stories/news-items/new-research-shows-over-1-in-123-people-in-uk-living-with-crohn-s-or-colitis [访问时间：2024年7月]
4. 肠癌。(审阅于2024年6月) 英国肠癌官网可获得于： https://www.bowelcanceruk.org.uk/about-bowel-cancer/bowel-cancer/ [访问时间：2024年11月]
5. E. Morgan, M. Arnold, A. Gini, 等. (2023) 2020年和2040年结直肠癌的全球负担：来自GLOBOCAN的发病率和死亡率估计. 肠道. DOI: 10.1136/gutjnl-2022-327736.