2021-04-06
再生醫學改變了傳統對于壞死性和損傷性等疾病的治療手段，對疾病的機理研究和臨床應用帶來了革命性變化。
今天小編為大家介紹一篇2020年十一月發表在Cell Stem Cell上的單細胞測序在心臟再生醫學中應用的文章。
胚胎心內膜細胞可誘導小梁心肌的形成，促進心臟瓣膜和冠狀血管的發育。因此，對于胚胎心內膜的研究有助于心臟再生醫學的臨床應用。作者發現BMP4,BMP10處理中胚層細胞和干細胞可發育心內膜細胞，并進一步發育成小梁心肌，在體外建立了一個心臟再生體系。
傳統研究中，判斷不同新的細胞類型的方法，是針對各個細胞類型的Marker基因進行qRT-PCR驗證（圖一）和流式驗證（圖二）。
圖一
圖二
當科學研究發展到了今天，我們會提出以下質疑：
1、在器官再生體系里，是一群不同狀態的細胞的組合，用qRT-PCR僅可以定量的判定某些感興趣的基因的表達量，若marker基因在多類細胞中表達，則無法對各類細胞進行區分，也無法知曉其準確數目。若marker基因在一類細胞中表達，但這類細胞具有不同狀態，則無法鑒別不同的狀態。此外，對于不表達marker基因的其他細胞，則是完全的未知數。流式可從細胞角度對qPCR結果進行佐證，但是對于感興趣細胞類型的基因表達情況，不同狀態及其他細胞類型的揭示則無可下手。
2、在器官再生過程中，以往的研究通過分析發育過程中的數張“截圖”間接地展現器官的發育過程，這種“管中窺豹”式的研究或多或少存在一些局限。
3、若能通過新的研究方法，對所有的細胞進行分析，則可勾勒出器官再生的全局，完成從“jpg”式展示到“avi”式展示的蛻變。
4、對器官再生的全局描繪，有助于我們將其與胚胎發育做詳盡的比較，為揭開器官再生提供更清晰準確的數據。
本文針對全能干細胞誘導的心臟再生體系進行了單細胞測序研究，體系中存在三種細胞類型：心內膜細胞、內皮細胞和CD31+非內皮細胞（圖三），其中心內膜細胞分為三個cluster，對這三個cluster的擬時序分析進一步驗證了三者的發育軌跡（圖四）。發現器官再生的心膜細胞與胚胎發育過程中的細胞具有高度的相似性（圖五），同時，通過單細胞測序，鑒定到了新的心內膜marker基因（圖六）。
圖三
圖四
圖五
圖六
此項研究利用單細胞測序數據對器官再生過程中的所有細胞進行了轉錄組測定，分析了每一個細胞的全轉錄組水平的分析，確定了不同類別細胞和精細的發育狀態。這種全局范圍的研究高效地展現了細胞演化狀態。通過單細胞測序的方法，使得再生醫學的研究在高屋建瓴的角度進行深入，提供更清晰準確的圖譜。
