科學家發現新的肝細胞亞群揭示肝癌細胞是如何變化的

肝臟是人體最大、最多才多藝的器官之一。它將食物中的糖、蛋白質和脂肪轉化為對身體有用的物質，並將它們釋放到細胞中。肝臟除了在人體代謝中起著重要的作用外，還是一種免疫器官，對血液的解毒是必不可少的。最引人注目的是，肝臟是唯一的內部器官，能夠以其原有體積的25%恢復到它的全部大小。

肝臟疾病是世界上最大的健康問題之一，也是導致死亡的主要原因之一。只有在德國，至少有500萬病人患有脂肪肝、肝癌或肝炎。儘管肝臟對人類健康有著極其重要的作用，但在健康和疾病組織中，個體肝細胞類型的多樣性以及相關的分子和細胞過程尚未得到充分的研究。

位於弗賴堡的馬克斯·普朗克免疫生物學和表皮遺傳學研究所的科學家和斯特拉斯堡大學的同事們現在正在發表在科學雜誌上的一本完整的人類肝臟細胞圖譜。自然..利用已知的單細胞rna序列，由馬克斯普朗克小組組長多米尼克格呂恩領導的研究人員與巴默特實驗室合作，成功地創建了健康人類肝臟細胞群的詳細地圖。通過對9名供者10000個肝細胞的分析，繪製了肝細胞、肝主要代謝細胞、血管內皮細胞、肝內巨噬細胞和其他免疫細胞類型、膽管細胞和肝上皮祖細胞等重要肝細胞類型的圖譜。有了這些數據，就有可能以前所未有的解析度捕捉細胞類型和細胞狀態的多樣性，並了解它們在發育或疾病進展過程中是如何變化的。

細胞指紋

研究人員還發現，據稱同一類型細胞的單個細胞之間存在著驚人的多樣性。他們發現了新的肝細胞、內皮細胞和巨噬細胞的亞型，它們的形態雖然沒有什麼不同，但卻有離散的基因表達譜。這些發現是由於實驗和計算單細胞分析方法的重大進展，這些方法使細胞能夠以高解析度進行檢測。

在單細胞RNA測序中，要研究的器官組織被分離成單個細胞，然後分離出來並分別測序。測序是用來確定每個基因的信使RNA分子(MRNA)在細胞中的數量。Dominic Grün解釋說：「信使RNA將儲存在DNA中的藍圖傳遞給蛋白質工廠。通過測量某個時間點細胞中存在哪些RNA分子，我們可以識別哪些基因是活躍的。這給我們提供了一種指紋，讓我們能夠全面了解每個細胞的本質。這使我們能夠理解細胞的功能，它是如何被調控的，以及疾病發生時會發生什麼。」多米尼克·格倫解釋道。

這樣獲得的數據不僅非常廣泛，而且非常複雜，因為成千上萬個細胞中的數千個基因的RNA分子必須同時被量化和解釋。近年來，DominicGrün開發了量身定做的演算法，幫助他和他的團隊描述不同的細胞類型並了解它們的發育途徑。

肝細胞祖細胞的鑒定

利用這些細胞的指紋，弗賴堡研究人員還發現了以前未知的膽管細胞亞群的特性。膽管通過整個肝臟輸送膽汁到膽囊。這項研究的第一作者納迪姆·阿薩拉尼解釋說：「我們的數據顯示，這種罕見的亞群體中的細胞是前體細胞或祖細胞。它們不僅能夠形成細胞器，這是幹細胞的一個顯著特徵，而且有可能發展成不同的細胞類型。」這些祖細胞在培養基中可分化為肝細胞或膽管細胞。馬克斯·普朗克(MaxPlanck)的研究人員確信，這種前體細胞群在肝再生中起著重要作用，並可能參與肝臟疾病或腫瘤的發展。

癌症患者重要參考數據

因此，細胞圖譜和單細胞RNA測序方法在腫瘤治療中有著巨大的應用前景。目前分析疾病組織的方法，如腫瘤組織，只提供了整個組織樣本中活性基因濃度的平均值，從而只提供了腫瘤分子概況的平均值。Dominic Grün解釋說：「稀有細胞類型甚至單個細胞的貢獻在這個平均值中消失了。儘管也許正是這幾個細胞決定了一個組織是健康的還是退化成癌症的。」

但是單細胞測序，另一方面，捕捉到每個健康或疾病細胞的分子特徵，在樣本中被檢測。與來自健康組織的參考數據的比較使科學家能夠針對腫瘤細胞的致病分子特性，並可能有助於開發更好的未來治療方案。

弗賴堡和斯特拉斯堡的研究人員在他們的最新研究中表明，人類肝臟的細胞圖譜將成為肝癌研究的重要參考資料庫。他們將細胞圖譜中健康組織的數據與最常見的原發性肝癌肝細胞癌的數據進行了比較。通過比較，可以得出結論，例如確定新的腫瘤細胞標記物和腫瘤內不同類型細胞的干擾基因活性模式。Dominic Grün說：「我認為利用單細胞測序對癌症的研究將有助於進一步改進腫瘤的診斷和最終的治療。在未來，我們不僅能夠發現腫瘤中不同細胞類型之間可能的相互作用，而且隨著疾病的進展，我們也有可能觀察到這些相互作用。」

研究人員相信，他們的人類肝臟細胞圖譜和研究方法在生物醫學中奠定了重要的基礎，這將從分子水平上促進對肝病的研究和認識，為今後制定新的治療肝臟疾病的策略提供可能。

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