空间肺细胞图谱提供了对疾病和免疫功能的见解

迄今为止最全面的肺细胞图谱由 Wellcome Sanger Institute 及其合作者提供，揭示了 11 种新的肺细胞类型，并提供了对参与抵抗肺部感染的免疫过程的详细了解。

今天发表在《自然遗传学》上的这一免费资源重点介绍了多种免疫细胞、屏障细胞及其在肺部的环境，这些细胞与呼吸系统疾病和感染有关。

这个新的肺细胞图谱是更广泛的国际人类细胞图谱计划的一部分，它结合了单细胞测序和空间转录组学，以更全面地描述细胞如何相互作用和相互交流。

虽然单细胞研究促进了对肺功能的理解，但肺部由复杂的结构和环境组成，单靠单细胞测序是无法研究的。例如，关于细胞的组织方式以及特定细胞类型(尤其是稀有细胞类型)如何导致肺部疾病，存在许多悬而未决的问题。

慢性肺部疾病，例如慢性阻塞性肺病 (COPD) 和间质性肺病，是全世界的主要死因。了解健康肺部局部环境中细胞之间的交流有助于确定疾病中破坏了什么，并提供有关如何预防或治疗这种情况的线索。

在这项研究中，来自 Wellcome Sanger Institute 的研究人员和合作者对来自13 名捐赠者肺组织的近 200,000 个细胞进行了基因分析，发现了 11 种新细胞类型，并显示了总共 80 种细胞类型的确切位置。

在这些新的细胞类型中，发现支气管周围成纤维细胞与 COPD 和特发性肺纤维化有关。虽然需要进一步研究来调查这些细胞是如何参与的，但这一发现证明了使用肺图谱来揭示细胞通路与疾病之间新联系的潜力。

Wellcome Sanger 研究所和 EMBL 欧洲生物信息学研究所 (EMBL-EBI) 的联合第一作者兼博士后研究员 Elo Madissoon 博士说：“通过能够分析同一肺部的多个位置，我们能够获得关键一项研究中有关一系列细胞的信息，其中许多以前没有被绘制过。此外，我们发现支气管周围成纤维细胞与慢性肺部疾病之间的联系表明，该图谱如何超越参考数据，并可以提供对疾病的新见解。”

除此之外，研究人员还能够定义肺部微环境，他们称之为腺体相关免疫生态位 (GAIN)。GAIN 的存在是为了帮助对抗呼吸道感染并最终促进 IgA 抗体的产生。这是第一次研究成功地详细描绘了这个复杂的过程。

IgA 反应对于有效预防呼吸道感染很重要，并且在肺部疾病(例如 COPD 和囊性纤维化)中受损。对 GAIN 功能的进一步研究可能有助于开发减轻疾病症状、提高对感染的抵抗力或创造增强疫苗反应的方法。

Wellcome Sanger 研究所的联合第一作者和博士后研究员 Amanda Oliver 博士说：“我们的研究提供了关于细胞如何在人肺和气道中交流的独特信息。通过整合单细胞和空间数据，我们能够研究上皮细胞、内皮细胞和免疫细胞如何相互作用形成免疫生态位——GAIN——这可能对预防呼吸道感染很重要。我们的单细胞数据使我们能够深入了解使这种免疫生态位发挥作用的信号通路，并可能对开发未来治疗疾病的新方法至关重要。”

Wellcome Sanger 研究所的联合资深作者兼首席科学家 Kerstin Meyer 博士说：“我们免费提供的综合肺图谱不仅对 80 种细胞类型(包括 11 种新细胞类型)进行了基因分析，还开始描述这些细胞如何相互交流. 我们的研究建立在单细胞时代的基础上，通过包括空间数据，我们已经开始了解肺细胞如何在其特定的微环境中相互作用。了解肺细胞如何在健康的肺中相互作用是至关重要的，如果我们希望确定某些东西在哪里已经出错导致疾病。我们的地图集是科学界的宝贵资源，我们期待着更大规模的研究，这些研究将继续拼凑出肺在细胞水平上如何运作的全部谜题。”

联合资深作者、Wellcome Sanger 研究所细胞遗传学负责人和人类细胞图谱的联合创始人 Sarah Teichmann 博士说：“通过人类细胞图谱详细了解细胞将有助于解释人类健康的许多方面和疾病。我们的肺细胞图谱可以更深入地了解重要器官的功能，并且是对完整人类细胞图谱的重要贡献。除此之外，我们的工作可以帮助确定肺中的哪些通路或细胞可以有针对性地帮助提高肺功能受损个体的免疫力。我们要感谢器官捐献者，以及他们的家人和亲人使这项研究成为可能。”

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