人类肺发展单细胞分析:了解间充质细胞,他们可能是什么
- 1米尔德里德斯塔尔的新生儿学、儿科部门、TN、美国纳什维尔范德比尔特大学
- 2细胞和发育生物学的部门,TN、美国纳什维尔范德比尔特大学
- 3分工肺学、儿科部门、北卡罗莱纳大学教堂山分校,教堂山,数控,美国
- 4罕见和间质性肺疾病,北卡罗莱纳大学教堂山分校,教堂山,数控,美国
- 詹妮弗硕士Sucre,范德比尔特大学,2215 b加兰大街,1125光大厅,纳什维尔,TN 37232,美国。电子邮件:jennifer.sucre在}{vanderbilt.edu
文摘
单细胞测序已经确定新间叶细胞谱系标记在人类发展的早期,允许更精确的识别和描述肺间质亚种群的发展和疾病http://bit.ly/2NpX6UY
检查单个细胞转录组的活动器官的决议是现代生物学的一个重大突破。单个细胞RNA序列(scRNA-seq)是建立在B的一些工作瑞迪和我scove(1),描述了一种方法从样本大小,生成微克的cDNA单细胞近30年前。这一发现是紧随其后的是单一的神经元细胞转录组分析,通过microinjecting底漆、核苷酸和逆转录酶酶分离细胞(2]。下一代测序技术提供成千上万的基因序列的机会从一个细胞,与第一个报道整个2009年从一个鼠标胚叶细胞转录组分析(3]。额外的技术突破,改进图书馆准备和测序,,结合显微射流技术单细胞分离与反应发生在nanolitre滴,大大增加了吞吐量和深度的分析(4]。scRNA-seq回答基本问题的潜在细胞身份和异质性,并产生新的假设肺发育生物学和疾病的发病机制,推动的快速采用这种方法,与40多发表论文在过去5年应用scRNA-seq技术在肺。从这些数据,是一个新兴的升值罕见的肺细胞亚种群发展的贡献和疾病。用这个新知识已经定义的挑战细胞类型和亚种群的细胞功能和转录组特性。明确地定义在肺癌细胞的身份是更复杂的发展,当细胞状态的快速转换,一个难题恰如其分地描述了莎士比亚的欧菲莉亚哈姆雷特主时,她说,“我们知道我们是什么,而不是我们。”
在最近的过去,我们的理解异质性肺间质和升值的间充质细胞所扮演的关键角色指导肺器官发生(有了惊人的增长5,6]。定义手机的身份,和描述特定的标记描述特定人群,在理解重大障碍间充质细胞肺发展中的作用和疾病(7]。迄今为止,亚种群间充质细胞的鉴定和命名法主要基于这些细胞的表型或位置(如。lipofibroblasts myofibroblasts)。此外,大部分工作已经基于啮齿动物模型(8]。特定的人类和小鼠之间的根本差异发展(如。多功能的独特存在在人类上皮细胞祖细胞和不同的角色FGF配体在人类和老鼠9- - - - - -11)强调需要更好地了解肺间质细胞在人类发展。实现这样的理解需要一个可靠的方法来识别人类的间充质细胞的不同人群在开发过程中作为询问其功能的基础。解决这个重要的知识差距,Danopouloset al。(12这个问题的报告欧洲呼吸杂志scRNA-seq发展中人类肺确定ACTA2-expressing各亚群细胞在发展早期,允许识别独特的细胞标记为气道平滑肌细胞(HHIP、MYLK IGF1)与血管平滑肌细胞(NTRK3 MEF2C) (图1)。集团可靠地识别这些不同的亚种群人类肺气管和血管平滑肌细胞的部分通过原位使用探针杂交上述细胞标记,验证他们的效用。而之前工作都集中在这些细胞的特定基因产物,如ACTA2,新的标记提供了未来工作的基础来识别这些高度分化的细胞命运的气管和血管的疾病,和开发新颖的见解发展的角色。的确,这些数据表明,使用subpopulation-specific间充质标记将改善的准确性和严密性研究肺微环境相比,当前使用的标记。例如,COL1A1表达式被发现出现在包括基质成纤维细胞群体的多样性,,和肌上皮细胞,表明周围的周COL1A1表达式本身是不足以确定细胞身份不存在额外的标记。
另一个惊人的发现在这项研究中,而许多细胞都致力于特定血统在11周,很大一部分仍为非特异性的细胞祖细胞(12]。这引发了问题的精确的时间和途径这些未提交的细胞的分化肺发展的后期,他们可能会持续多久。更深入地理解成人肺间质可塑性的小说创造了潜在的治疗策略,即分化间充质细胞可以驱动对一个未提交的祖国家为了修复后的肺损伤。此外,这些发现进一步上下文多个最近的出版物和预印本scRNA-seq数据在人类与各种慢性肺部疾病,如特发性肺纤维化(IPF) [13- - - - - -16]。由于间充质细胞表型和epithelial-mesenchymal相互作用被认为是肝纤维化的发病机制的关键驱动程序,协调scRNAseq数据从这个手稿与最近发表的数据从成人和没有IPF也会产生见解的间充质细胞亚出现在这个疾病的发育起源。
额外的数据从这个研究表明早期人类肺部炎性细胞的分化,以及肌上皮细胞的存在。虽然这些没有使用进行验证原位技术,这些数据可用于其他调查人员进一步在网上分析。研究承认有一些重要的局限性,包括低样本数据对这些有限的早期人类标本,和使用分离技术支持间质细胞的上皮细胞。然而,这些数据解决人类肺发展的一个重要知识差距,并提供该领域的一个重要资源。
由不同的细胞亚群,迄今为止缺乏明显特点,肺间质被挑战解析为特定群体不同的标记和功能。使用scRNA-seq允许不仅在单细胞分析发展中肺决议,但也在转录组差异的背景下组织的细胞(17]。正在进行的研究,利用外遗传性方法描述细胞身份的监管环境,如单细胞分析transposase-accessible染色质使用排序(scATAC-seq),将提供一个额外的维度理解特定的血统和角色间充质细胞亚群在人类肺癌发展和疾病。
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脚注
利益冲突:J.M.S. Sucre没有披露。
利益冲突:j . Hagood没有披露。
支持声明:这项工作是由国家卫生研究院K08 HL143051 (J.M.S.苏克雷)和帕克b·弗朗西斯奖学金(J.M.S.苏克雷),以及由美国国立卫生研究院共同基金,通过战略协调/美国国立卫生研究院办公室主任在NIH U54 HL145608 (j . Hagood)。资金信息,本文已沉积的Crossref资助者注册表。
- 收到了2019年12月4日。
- 接受2020年1月6日。
- 版权©2020人队