研究人员创造了健康和疾病的肝细胞蓝图

ANN ARBOR - 在我们身体的每个组织中，各种细胞类型正在沟通和协调他们的努力，以执行重要功能和保持健康。

在密歇根大学领导的一项新研究中，研究人员现在已经创建了一个高分辨率的细胞图片，其中显示了代谢的关键中心 - 肝脏 - 以及个体细胞类型如何在疾病中重新编程。

该研究结果计划于8月8日发表在“分子细胞”杂志上，不仅揭示了肝脏中细胞间信号传导的详细图谱，而且还发现了可能导致非酒精性脂肪性肝炎或NASH进展的细胞变化。一种严重的脂肪肝病，没有有效的治疗方法。

直到最近，科学家才能分析仅在特定器官或组织中的细胞混合物中发生的情况。但他们缺乏解释复杂混合物中不同细胞的技术，并了解每种类型如何参与整个组织的健康和功能。

“这是我们真正希望通过这项研究解决的一个问题：我们能否对肝脏中每种细胞类型的高清图像，这些不同细胞类型中的每种细胞释放信号分子以及它们能够响应的能力至?”高级研究作者，UM生命科学研究所教授林建娣说。“现在，通过新的单细胞RNA测序技术，我们可以做到这一点。”

单细胞测序允许研究人员从组织样本中分离细胞，然后确定核酸的精确顺序 - 构成DNA和RNA的分子 - 在每个细胞内。研究人员可以使用此信息来发现组织内的新细胞类型和活动。

Lin和他的同事应用这种新的研究工具来获得个体肝细胞的基因表达谱。通过比较来自小鼠和人类肝脏的数据，研究人员列出了肝脏中运作的细胞类型的蓝图，其表明细胞产生以及哪些细胞接收这些信号。该信息提供了前所未有的细节，有助于在肝脏中创建高清晰度的细胞信号图谱。

他们还将健康的肝脏与患病的肝脏进行了比较，以确定NASH肝脏细胞特性的变化。患有这种严重形式的脂肪肝病的患者更容易出现肝硬化和肝癌。NASH通常与代谢综合征有关;然而，驱动疾病进展的确切触发因素仍然知之甚少。

“我们想要解释疾病期间每种细胞类型究竟发生了什么，”林医生说，他也是密歇根大学医学院的细胞和发育生物学教授。“我们能否利用单细胞分析揭示新的生物学，新的疾病机制，甚至是新的治疗靶点?”

使用NASH的小鼠模型，研究人员发现肝脏内的细胞丰富程度随疾病而变化，但每种细胞类型的特性也随之改变。特别地，称为巨噬细胞的细胞在患病的肝脏中以显着更高的比例存在，并且更积极地产生称为Trem2的蛋白质(用于“触发在骨髓细胞2上表达的受体”)。

在来自一群人NASH患者的肝脏中也观察到Trem2标记的巨噬细胞的出现。更重要的是，Trem2的存在也与疾病的严重程度有关 - 肝脏变得更加疾病，细胞产生更多的Trem2;随着NASH的改善，Trem2水平下降。

单个细胞的分析还揭示了有关星形细胞的新信息，称为肝星状细胞，已知这些细胞有助于肝纤维化。在这项新研究中，研究人员发现，星状细胞正在积极分泌各种信号分子，称为“stellakines”，并对通常作用于体内血管的激素作出反应。

“肝星状细胞的研究结果让我们感到惊讶，”主要研究作者徐雪莲说。“他们强调了单细胞生物学在发现细胞通讯和功能新模式方面的强大功能。”

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