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整个生命周期的人类肺部单细胞图谱

已有 188 次阅读 2026-8-23 09:08 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦

整个生命周期的人类肺部单细胞图谱

随着肺癌、慢性阻塞性肺疾病（COPD）和间质性肺疾病（ILD）等主要慢性呼吸系统疾病发病率持续上升，已成为全球重大公共卫生挑战。许多成人发病的慢性呼吸道疾病起源于肺部发育阶段和儿童。受损肺部发生发育程序重新激活或异常修复，包括特发性肺纤维化 (IPF) 和 COPD中异常的上皮细胞、巨噬细胞和成纤维细胞状态。健康的成人肺基本上是静止的，但干细胞和祖细胞群可以在受伤或疾病后被激活或重新进入细胞周期，以替代受损或丢失的细胞。最近，成人和发育中肺中的各种干细胞和祖细胞已被证明对损伤后的肺再生和修复发挥着至关重要的作用，为再生疗法的发展提供了信息。因此，全面了解发育中和成年肺部在健康和疾病过程中的细胞状态，以及识别参与肺再生的修复细胞群，可能会加速肺部疾病分子、遗传和细胞疗法的发展。

单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq) 技术已成为剖析细胞异质性的强大方法。迄今为止，超过 200 篇关于人肺的 scRNA-seq 出版物主要集中在特定的发育阶段、解剖区域或疾病类型。然而，个别研究仍然受到有限的采样地点、特定的发育时间点和不同的疾病状态的限制，阻碍了健康和疾病中稀有和过渡细胞的发现。这些公开的数据集为人类肺细胞图谱 (HLCA)和 LungMAP等国际联盟提供了宝贵的资源，促进了综合图谱的生成，促进了肺生物学、技术和医学的联系。这些成人肺图谱在解释健康和疾病中细胞状态的发育起源方面提出了挑战，而胎儿肺图谱无法识别哪些发育程序或分子途径在损伤和再生过程中被重新激活。因此，需要一个涵盖整个人类呼吸系统在健康和疾病期间的统一参考图谱，以揭示参与肺再生的修复细胞的起源。

越来越多的已发表的人肺单细胞 RNA 测序研究以及先进计算工具的发展使得肺细胞组成的表征越来越全面，并识别了以前未识别的细胞类型。这些转变细胞群体是否代表真正的再生中间体或与修复失败相关的适应不良细胞状态仍然是一个活跃争论的问题。最近的研究发现了一个具有再生潜力的细胞群，它们共同表达 1 型肺泡 (AT1)、2 型肺泡 (AT2) 和气道分泌细胞的标记物。然而，一些证据表明这些细胞仅代表由功能失调的肺泡干细胞修复反应引起的异常分化中间体。这些潜在的再生细胞群与肺纤维化、慢性阻塞性肺病和肺癌等疾病有关。然而，我们仍然对这些潜在再生细胞群的谱系规范以及它们在健康和疾病中如何发挥作用缺乏清晰的了解，这阻碍了未来肺部疾病再生治疗方法的发展。

为了应对这些挑战，Huang等人在此推出人类发育肺细胞图谱 (HDLCA，图1，https://github.com/rnacentre/HDLCA-reproducibility，https://dlca.gznl.org/)，这是人类肺部整个生命周期的综合单细胞图谱。 HDLCA 整合了来自 225 篇出版物和 2,460 名个体的转录组数据，涵盖来自 34 个解剖位置的健康和疾病条件下的超过 1800 万个细胞，并定义了 142 种共有细胞类型。利用这一资源，鉴定了中间肺泡祖细胞 (Int AP)，这是正常成人肺部中的一个罕见细胞群，具有 AT2 和 AT1 细胞共有的转录特征。 Int AP 细胞有助于 AT1 细胞的生成，并且可能由 AT2 和 SCGB1A1+ 分泌细胞产生。Int AP 细胞与 COPD 和 IPF 的遗传易感性有关，并表现出与疾病相关的细胞状态、异常分化和患病肺部再生潜力受损。总之，这个大规模图谱有助于对呼吸细胞类型进行公正的研究，对再生医学和未来基于细胞的肺部疾病治疗策略具有影响。

图1 HDLCA 概述。a研究设计示意图。 b.显示 HDLCA 中数据集按年龄分布的散点图。点大小代表细胞数量，颜色代表样本数量，形状代表解剖位置。 c.显示 HDLCA 中不同解剖区域疾病类别分布的热图。颜色表示疾病类别，颜色强度反映细胞数量对应于每个解剖区域内的每种疾病类别，较深的阴影表示较高的细胞数量。 d.堆积条形图显示了 HDLCA 中各项研究的年龄构成。每个条形代表一项研究，颜色表示发育阶段。底部注释栏指示每个研究的样本数量，较深的阴影对应于较高的样本数量。 e. HDLCA 中所有 142 种细胞类型的 UMAP 可视化，其中细胞按带注释的身份着色

参考文献

[1] Liangfeng Huang, Ziliang Huang, Shuo Feng, Ke Fang, Jie Wu, Ying Ao, Lijing Huang, Linyan Hu, Jin Zhang, Hao Sun, Zhichao Miao. An integrated single-cell atlas of human lung across the lifespan bioRxiv 2026.07.23.740230; doi: https://doi.org/10.64898/2026.07.23.740230

以往推荐如下：

1. 分子生物标志物数据库MarkerDB

2. 细胞标志物数据库CellMarker 2.0

3. 细胞发育轨迹数据库CellTracer

4. 人类细胞互作数据库：CITEdb

5. EMT标记物数据库：EMTome

6. EMT基因数据库：dbEMT

7. EMT基因调控数据库：EMTRegulome

8. RNA与疾病关系数据库：RNADisease v4.0

9. RNA修饰关联的读出、擦除、写入蛋白靶标数据库：RM2Target

10. 非编码RNA与免疫关系数据库：RNA2Immune

11. 值得关注的宝藏数据库：CNCB-NGDC