随着科学家们研究的不断深入，他们希望能够成功绘制出人类机体的细胞图谱，从而破译出人体中每个细胞的类型和特性，构建出健康人体的参考图，从而加速未来生物医学的发展；那么近年来科学家们在细胞图谱领域研究方面取得了哪些研究成果呢？本文中，小编对相关研究进行了整理，分享给大家！

【1】Nature：重磅！首次绘制出小肠细胞图谱

doi：10.1038/nature24489

作为一种细胞生态系统，肠道内壁（也称作肠道上皮）是身体中最为多样性的最具活力的组织之一，它是身体与外部世界的主要接口之一。为了更好地理解这种复杂的组织和它的功能，以及影响它的疾病，由来自美国布罗德研究所和麻省总医院的研究人员领导的一个多中心研究小组利用来自小鼠肠道或肠道类器官模型中的5.3多万个细胞，对组成小肠内壁的细胞进行高分辨率的基于基因表达的普查。这种普查结果包括首个小肠细胞组成图谱，从而为研究炎症性肠病、小肠癌、乳糜泻和食物过敏等一系列影响或涉及肠道的疾病的生物学机理提供参考。这项研究也增加我们对肠道细胞产生的激素和其他信号的理解，并且为我们了解肠道如何应对不同的病原体入侵提供了新的线索。相关研究结果于2017年11月8日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“A single-cell survey of the small intestinal epithelium”。

肠道发挥着很多功能，包括吸收营养物，产生身体中的很多激素，阻止有毒物质和病原体进入。为此，它依赖于很多特化细胞、它们的特定活性和相互作用。其中的一些细胞是众所周知的，但有些细胞至今仍不熟悉。

肠道上皮与免疫系统和肠道微生物组相接触，因此肠道是细胞连接的主要中心，因此了解肠道的健康和疾病对我们来说是非常重要的。

【2】人类细胞图谱从设想到现实

新闻阅读：The international Human Cell Atlas publishes strategic blueprint； announces data from first one million cells

人类细胞图谱联盟（Human Cell Atlas Consortium）[1]针对旨在一个为所有的人类细胞构建完整的参考图谱的国际项目发布了一份蓝图。该项目将为更加深刻地理解人类健康和诊断、监控和治疗疾病奠定基础。

这份蓝图作为白皮书发表在人类细胞图谱（Human Cell Atlas， HCA）网站上[2]。与此同时，HCA组织委员会在Nature期刊上发表了一篇评论类型的文章[3]，总结了该HCA联盟的愿景和使命。 此外，该联盟也在今年10月18日宣布即将发布HCA收集的首批100万个免疫细胞的基因表达谱。为构建HCA的首个草图收集代表着几个组织和器官的至少3000万个细胞将是该联盟的一个初步的里程碑成就。这些数据将在11月初发布在一种在线资料库中，供研究人员免费地使用。

这份蓝图和数据的发布是在以色列魏茨曼科学研究所主办的第二届HCA大会上提出的。此次会议庆祝了该联盟成立1周年，同时标志着它从规划阶段到运营阶段的正式转变。

【3】Cell：中国学者张泽民、彭吉润、欧阳文君团队首次发布大规模肿瘤单细胞水平免疫图谱

doi：10.1016/j.cell.2017.05.035

2017年6月15日，北京大学生命科学学院 BIOPIC 中心、北京未来基因诊断高精尖创新中心、北大 - 清华生命科学联合中心张泽民研究组，首都医科大学附属北京世纪坛医院暨北京大学第九临床医学院肝胆胰外科彭吉润研究组，及美国 AMGEN 公司的欧阳文君研究组在《Cell》杂志发表了题为“Landscape of infiltrating T cells in liver cancer revealed by single-cell sequencing” 的研究论文，首次在单细胞水平上描绘了肝癌微环境中的免疫图谱。

癌症免疫疗法是近年新兴的极具潜力的治疗方法，尤其是免疫检查点抑制剂疗法，如 CTLA- 4 抗体 Ipilimumab 及 PD- 1 抗体 pembrolizumab 目前都取得了良好的疗效。虽然这种治疗方法可以达到显著的临床效果，但是在不同病人或者不同癌种之间的效果却很不均一。DNA 变异的数目、肿瘤浸润淋巴细胞的水平以及药物靶点的表达等因素都会影响到各类肿瘤免疫治疗的效果。由于参与肿瘤发生发展的免疫细胞类型多样且异质性很强，只有开展单细胞水平的研究才能真正获得系统详尽的肿瘤免疫图谱，从而助力于肿瘤免疫疗法的发展及有效的靶点和生物标志物的发现。

【4】同期两篇Cell论文：癌细胞周围免疫细胞的特征图谱

DOI：10.1016/j.cell.2017.04.016等

两个独立的研究组绘制了人类肿瘤周围数千个免疫细胞之间的关联图谱，并确定了这些免疫细胞的分类。其中一个研究组分析的是肾癌，他们发现具有不同临床结果的肿瘤也具有不同特的免疫细胞特征，这可以用于评估癌症患者的预后情况；另外一个研究组则在肺癌中发现即使是早期肿瘤，也出现了免疫细胞活性的紊乱。

这两篇文章公布在5月4日的Cell杂志上，将有助于启发精准免疫治疗临床试验。

纽约西奈山医学院的Miriam Merad是其中一篇文章的通讯作者，他表示“我们发现免疫细胞在肿瘤形成期间很早就开始出现了功能障碍，但通常在患者复发和癌症进程之前，不会进行免疫治疗。因此我们需要更早开始癌症免疫治疗，否则就太晚了。”

另外一篇文章的通讯作者是瑞士苏黎世大学的Bernd Bodenmiller副教授，他指出，“对于基础研究人员来说，这是一个非常令人激动的工具箱，因为他们可以以更高分辨率分析免疫细胞或者靶标途径，并将其与单个肿瘤或者肿瘤类型进行对应比较。而对于转化医学的研究人员来说，了解了患者肿瘤中的这些免疫细胞差异，将会令个性化免疫治疗更具诱人的可能性。”

【5】Nat Biotechnol：科学家们成功绘制出单细胞中短链RNA分子的图谱

doi：10.1038/nbt.3701

近日，刊登在国际杂志Nature Biotechnology上的一项研究报告中，来自瑞典卡罗琳学院的研究人员通过研究成功在单个胚胎干细胞中测定了短链非编码RNA序列的绝对数量。当基因中的信息被使用时，比如当其编码蛋白质时，首先DNA会转录成为信使RNA来作为蛋白质制造的范本，我们的机体细胞中包含有大量的短链非编码RNA序列，这些序列并不能制造蛋白质，而且研究者也并不清楚这些RNA序列的功能，我们最熟知的就是miRNAs了，其能够同信使RNA相互作用，并且调节基因和细胞的功能。

这项研究中，研究者对单个细胞中的短链RNA序列图谱进行了绘制，此前对短链RNA分子的研究基于同时对许多细胞进行分析，而这往往很难研究短链RNA分子的具体功能。研究者Rickard Sandberg教授说道，我们对短链RNA分子仅仅局限于一般的认识，而且我们还绘制了关于短链RNA分子一般机制的图谱，但这并不能够阐明这些分子在不同类型细胞或疾病中所扮演的角色。

【6】Cell：绘制肾细胞癌免疫细胞图谱，有助开发个人化免疫疗法

doi：10.1016/j.cell.2017.04.016

一项新的研究开始绘制人肿瘤周围的上千种免疫细胞之间的关联，以及它们的身份。一个研究团队发现具有不同临床结果的肾癌具有独特的免疫细胞图谱。这些免疫细胞图谱也能够被用来估计癌症患者的预后。相关研究结果发表在2017年5月4日的Cell期刊上，论文标题为“An Immune Atlas of Clear Cell Renal Cell Carcinoma”。

论文通信作者、瑞士苏黎世大学研究员Bernd Bodenmiller说，“基础研究人员将会对这种工具箱感到非常激动人心，这是因为他们能够更高分辨率地研究他们的免疫细胞或感兴趣的通路，并且在单个肿瘤中或者在不同肿瘤之间比较它。对转化研究人员而言，了解病人肿瘤中存在的这些免疫细胞差异会使得个人化免疫疗法充满诱人的可能性。”

免疫疗法是利用药物激活免疫细胞，从而使得它们像抵抗外来侵入者那样抵抗癌症。肿瘤通过招募免疫细胞使得它对免疫系统是隐藏的，从而有助它能够无节制地生长。肿瘤如此置身于我们的免疫细胞的壕沟里以至于这些免疫细胞形成一种微型生态系统，这种微型生态系统具有在正常组织中无法观察到的细胞间关系。这些图谱前所未有地详细揭示出这种微型生态系统，以及肿瘤免疫细胞之间存在的关联，比如哪些免疫细胞存在于特定的肿瘤中，一种给定的免疫细胞类型出现的频率，以及它们的功能潜力。

【7】Nat.Methods：少量细胞多层次图谱绘制新方法

doi：10.1038/nmeth.1480

解析正常和病态生理过程的有力工具是全基因组分子遗传和表观遗传图谱。其中获得细胞机能完整图谱最主要的挑战之一，就是开发出一种能够描述少量细胞多层次图谱特征的技术。最新一期《自然—方法学》（Nature Methods）发表的两篇文章解决了这个问题。

在过去的15年里，出现了许多研究基因组图谱的方法，包括从生物芯片到最新的单分子测序平台。但是，由于每个器官由不同类型的细胞组成，而其中许多类型的细胞数量很少，这使得对细胞在表观组和转录组水平图谱的研究变得缓慢。

美国Helicos生物科学公司的Fatih Ozsolak及其同事发明了一种名为“少量数码基因表达"（LQ-DGE）的新方法。作者利用该方法对少至250个的细胞不用扩增就可以得到其mRNA图谱。他们通过改善Helicos的DGE方法，即从poly(dT)包裹的流动细胞上捕获poly(A)+ mRNA，并直接在细胞表面完成cDNA合成与测序，减少了样品操作并提高了样品敏感性。

【8】Science最新研究：大规模单细胞测序构建首个人脑神经元表达图谱

DOI：10.1126/science.aaf1204

在一项新的项研究中，来自美国加州大学圣地亚哥分校（UCSD）的研究人员开发了首个方法用于人类大脑神经性元不同亚型的鉴定，奠定了"绘制"人脑神经元细胞基因活性方法的基础；同时，可以帮助我们更好的理解人脑正常功能及疾病异常，包括阿尔茨海默氏症、帕金森症、精神分裂症和抑郁症等。通过分离和对单个人类大脑神经元细胞核进行单细胞核转录组测序，研究人员在人脑的六个高级功能区确定了16种神经元亚型。

这项新的研究成果反应了一个逐渐被普遍理解的事实，即个体大脑细胞是独一无二的--这些细胞表达不同的基因，承担不同的功能。为了更好地理解这种多样性，研究人员对分布在脑皮质中6个不同的Brodmann区域，并且承担不同功能的3200多个神经元细胞进行了分析。

UCSD生物工程系张鹍教授表示："这项研究构建了一个完整的体系去观察以及比较单个神经元细胞；这可以帮助我们认清究竟有多少类亚型的脑神经元细胞存在。"通过对这些神经元细胞亚型的认知，研究人员可以构建出人脑细胞"参考图谱"；这是我们理解正常健康大脑与异常疾病大脑的基础。"未来，脑部疾病或异常患者可以根据与'参考图谱'比对的差异，而获得更精准的诊断及个体化的治疗。这与人类基因组图谱的确立非常相似。"张鹍教授表示。

【9】Nat Genet：解析儿童高风险神经细胞瘤的遗传图谱

doi：10.1038/ng.2529

近日，来自费城儿童医院等处的研究者开展了一项儿童神经细胞瘤的基因组学深入研究，目的在于寻找治疗这种恶性肿瘤的新型疗法，研究者通过研究发现了一些新型的基因突变，这些新发现的基因突变或许会成为儿童神经细胞瘤新型疗法的新靶点。相关研究成果刊登于国际杂志Nature Genetics上。

神经细胞瘤通常会作为一个实体瘤发生于小孩儿的胸部或者腹部，神经细胞瘤引发的癌症在儿童癌症中虽然仅仅占到了7%，却可以引发10%-15%的儿童因为该癌症死亡。神经细胞瘤发病机制非常复杂，因为其会出现大量的基因表达的改变直接导致疾病的发生。

这项研究中，研究者对240名高风险神经细胞瘤的儿童患者进行了研究，研究者使用全基因外显子组、全基因组以及转录组测序结合的新技术，对比了相同病人正常细胞和肿瘤细胞中DNA的差别。

【10】人类绘制细胞图谱，应用前景遭质疑

近日，来自全世界的一群顶级科学家齐聚伦敦，讨论一项雄心勃勃的全球合作计划——创建一个人类细胞图谱（HumanCellAtlas）。这一计划的目的是希望破译出人体中每个细胞的类型和特性，构建健康人体的参考图，从而加速生物医学进展，比如了解人类为什么会生病。

意义堪比人类基因组计划

这次会议由MIT和哈佛医学院BroadInstitute以及WellcomeTrustSangerInstitute召集，由国际专家共同决定人类细胞图谱计划第一阶段的要素。一些科学家认为，这一计划的重要性堪比当年首个人类DNA序列的人类基因组计划（HumanGenomeProject）编制的意义。

GSK高级副总裁、中国研发中心总经理利民对《第一财经日报》记者表示：“这是一项伟大的学术项目！而且即便使用今天的技术，它的意义仍然是深远的。”

项目的倡导者之一、MIT计算生物学家AvivRegev博士表示：“启动这样一个项目主要希望对人类有清晰的自我认识。我们希望了解人类是如何构成的。最终，这个人类细胞图谱将有助于彻底改变医生和研究人员如何理解、诊断和治疗疾病。”（生物谷Bioon.com）