在图片中:绘制人肺中所有细胞类型的图地平线:《欧盟研究与创新》杂志


肺是我们与外界接触的最大表面积。 这是非常亲密的,从某种意义上说它是对外界的障碍,但实际上它在您体内。

我们在这张照片中看到的是一块气道壁,在中间看到管腔,即空气通过的空间。 这就是外界-那就是您吸入的空气。 气道是肺部的管道,将空气从外界一直引入发生气体交换的所有小肺泡(气囊)中。

实际上,大多数肺部疾病并未得到充分研究。 其中一些可以治疗,您可以抑制症状,但目前无法解决疾病的根本原因。 这与其他一些疾病截然不同,其他一些疾病在过去两,三十年的进展更为明显,例如癌症或心血管疾病。 在肺部工作以及了解如何停止疾病进展的过程中,存在大量未得到满足的需求。

我的小组与英格兰桑格研究所的实验室,慕尼黑工业大学和亥姆霍兹研究所(德国)的小组一起,描述了人类肺部的第一个“细胞图谱”。 这意味着我们描述了健康人肺的细胞类型组成。 这是我们第一次对人肺中的细胞类型进行系统的描述。

您基本上可以通过一种方法来保持健康,但是您可以通过许多不同的方式患病。 一旦我们知道如何维持健康的状况,就将其与疾病的不同之处进行比较。

Horizo​​n提供的图形,信息来源:Martijn Nawijn

气道壁的边缘是上皮层,其位于基底膜上。 在图像的右边,当这两条线平行时,您可以很好地看到膜。 然后在其下方是具有成纤维细胞的气道壁结构细胞(负责组织结构的细胞),一些平滑肌细胞以及一些免疫细胞,这些细胞有助于监视气道壁以查看是否存在感染。 您还会看到位于小血管中的一些红细胞,这些小血管为气道壁本身提供了氧气。

在这个特殊的图像中,我们对FOXI1进行了染色,FOXI1是一种蛋白质,是一种称为离子细胞的新型细胞的标志物。 例如,在图像的左侧,底部有一个棕色的细胞。 它看起来与旁边的单元格非常相似。 除了我们将其染色以赋予颜色的事实外,您无法真正区分它。

有大量未满足的需求 为我工作ung 并了解我们如何停止疾病进展

荷兰格罗宁根大学Martijn Nawijn教授

两个研究小组独立地发现了离子细胞(2018年,使用一种称为单细胞RNA测序的新技术)。 这些离子细胞的有趣之处在于它们是非常表达CFTR的细胞类型。 CFTR是在囊性纤维化中突变的基因。 令人难以置信的是,人们已经研究了这种疾病30年,那里的一个基因受到影响,然后是这种细胞类型真正高表达了这个基因,我们只是不知道(它在那里)。 他们使用这种新颖的技术几乎偶然地确定了细胞类型。

在过去的十年中(为了研究肺中的基因表达),我们一直在做的是从气道壁取活检。 基本上就像您在这张图片中看到的那样,您只是需要一点组织。 然后分离出RNA(从DNA携带遗传指令),然后比较健康组织和患病组织之间的基因表达谱。 然后您会看到某些基因在患病组织中的表达更高。 例如,与哮喘中的黏液基因一样,因为黏液的产生要比健康对照组中的黏液基因多得多,所以您会随着黏液基因的增加而吸收黏液基因。

该技术的问题在于,如您在此处看到的那样,如果进行活检,则活检至少包含30种不同的细胞类型。 结果基于所有细胞的平均基因表达水平。

单细胞RNA测序将活检分为单个细胞类型。 然后,对于每个细胞,您需要查看RNA,然后可以根据细胞类型对活检的成分进行定量。

它可以帮助您绘制组织的结构图,而且还可以让您了解病变细胞与健康细胞之间的差异。 与我们过去所做的事情相比,这真是太多了,这将真正加深我们对疾病的了解。

我认为discovAIR项目(在细胞图册中详细列出了肺中的所有细胞类型)是我们在过去三到五年中做出的转变的结果。 我接受过免疫学家的培训,并制作了小鼠模型(用于复制人类疾病)。 在整个discovAIR项目中,没有一个鼠标实验。 因此,我们已经从在模型系统中完成所有这些工作转变为使用患者和健康捐献者的主要材料。

从现在开始的几年中,一旦我们了解了患者在疾病和健康之间的细胞组成是如何不同的,那么我们就需要再次回顾一下小鼠模型,以查看他们是否实际上对此模型进行了准确建模。 到目前为止,我们还无法做到这一点。

在discovAIR中,我们将包括更多的肺部区域,不同的年龄段以及更多其他的疾病。

同时,我们还将改善实验小鼠模型,并理想地致力于精密医学干预。 在这里,我们确切地知道在不同的患者组中该疾病是如何发生的,测试特定的干预措施是否在优化的模型系统中起作用,然后再次返回给患者。 我认为在15至20年内,我们将为肺部疾病开发出许多新颖的治疗方法。 成为其中的一员真令人兴奋。

正如告诉伊恩·勒·吉洛。

为了清晰起见,本文已经过编辑和精简。

本文中的研究由欧盟资助。 如果您喜欢这篇文章,请考虑在社交媒体上分享。



This article – “在图片中:绘制人肺中所有细胞类型的图地平线:《欧盟研究与创新》杂志
” – was originally published in Horizon, the EU Research & Innovation magazine

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