两个独立的研究小组报告了在人类呼吸道中发现一种新的罕见细胞类型，结果发表在同一天的“自然”杂志上。
这些细胞似乎是CFTR基因活性的主要来源，其突变引起囊性纤维化，这是一种影响全球70,000多人的多器官疾病。尽管数十年的CFTR研究和治疗囊性纤维化的进展，仍然没有治愈方法。新发现表明CFTR活性集中在一小块以前未知的细胞群中，这些细胞作为未来针对囊性纤维化的治疗策略的有希望的靶标。
由于与离子细胞的相似性，研究人员将细胞称为“肺离子细胞”，离子细胞是一种在淡水鱼和青蛙皮肤鳃中发现的一种调节盐平衡的细胞。
其中一组由哈佛医学院(HMS)和诺华生物医学研究所(NIBR)的科学家领导。另一组由马萨诸塞州综合医院的HMS研究人员和麻省理工学院和哈佛大学Broad研究所的科学家领导。
“随着研究人员致力于囊性纤维化的治疗，知道你正在寻找1%的细胞群，这似乎是任何类型的麻烦，以改善治疗或开发新疗法的必要条件，”Allon Klein说，他是其中一个HMS的自然研究和系统生物学助理教授。
这些研究还揭示了其他新的，罕见的和知之甚少的细胞类型的特征，这扩展了目前对肺部生物学和疾病的理解。
“囊性纤维化是一种研究得非常好的疾病，我们仍然在发现可能改变我们接近它的方式的全新生物学，”Jayaraj Rajagopal说，他是第二项研究的共同通讯作者和Mass General医学院的HMS教授。 。“我们现在有了一个关于肺部疾病的新细胞叙述的框架。”
单细胞惊喜两个团队开始构建构成呼吸道的细胞图谱。他们使用单细胞测序技术分析了从人和小鼠气道分离的数万个细胞中的基因表达 - 一次一个细胞。
比较基因表达模式并使用先前描述的细胞作为参考，团队创建了不同细胞类型和状态的综合目录，以及它们的丰度和分布。
团队的分析绘制出已知和以前未描述的细胞类型的遗传身份。一种新的细胞类型，他们称之为肺离子细胞，特别引人注目，因为这些细胞表达的CFTR水平高于任何其他细胞。
在20世纪80年代后期确定，CFTR(囊性纤维化跨膜传导调节剂)编码一种蛋白质，该蛋白质将氯离子转运穿过细胞膜。
CFTR的突变可导致肺，胰腺和其他器官中粘稠粘液的积聚，从而导致频繁的呼吸道感染和其他表征囊性纤维化的症状。长期以来，科学家一直认为CFTR在纤毛细胞中是低水平表达的，这是一种常见的气道细胞类型。
然而，新研究表明，大部分CFTR表达发生在肺部离子细胞中，肺部离子细胞仅占气道细胞的1%左右。Klein和NIBR的呼吸系统疾病研究联合负责人Aron Jaffe及其同事另外表明，CFTR的活性，而不仅仅是其表达，与组织中肺部离子细胞的数量有关。
“利用单细胞测序技术，以及在不同组织中绘制细胞类型的专注努力，我们正在创造新的发现 - 我们不知道存在的新细胞，细胞亚型是罕见的或之前未被发现，甚至在已经研究了几十年的系统中，“Broad核心研究所成员和麻省理工学院生物学教授Aviv Regev说，他是与Rajagopal共同研究的作者。
当Regev，Rajagopal及其同事破坏了小鼠肺部离子细胞的关键分子过程时，他们观察到与囊性纤维化相关的关键特征的发生，特别是致密粘液的形成。
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