对20,000个心脏细胞的RNA测序揭示了心脏发育和疾病的内幕

科学家使用一种强大的新技术，对2万个单个细胞核的RNA进行排序，对心脏病的生物学事件有了新的见解。在动物研究中，研究人员确定了健康和患病心脏的多种细胞类型，并详细研究了“转录景观”，即DNA将遗传信息转移到RNA和蛋白质中。

“这是我们第一次知道大规模平行的单核RNA测序已经应用于产后小鼠心脏，并且它在正常心脏发育中提供了关于生物事件的丰富细节心脏病他是费城儿童医院线粒体和表观基因组医学中心(CMEM)的分子生物学家，也是宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院病理和实验室医学系的助理教授。“最终，我们的目标是利用这些知识发现新的心脏病靶向治疗方法。”此外，这种大规模测序可能会广泛应用于许多其他医学领域。”

2018年9月25日，贝聿铭和合作研究负责人、宾夕法尼亚大学医学院遗传学助理教授吴昊博士在网上发表了他们的研究结果基因与发展。

虽然在过去三年的研究人员中，批量平行的单细胞RNA测序（ScRNA-SEQ），但在技术上挑战，由于大尺寸，在后期的后心中研究单一细胞心肌细胞。

为了能够对大型细胞(如肌细胞)或复杂形态细胞(如神经元)进行单细胞分析，Wu的实验室以及该领域的其他人员最近开发了稳健的大规模并行单核测序(snRNA-seq)方法。迄今为止，大规模平行snrna序列仅应用于中枢神经系统。Pei和他的同事是第一个将该技术应用于产后心脏组织的人。

研究团队使用SNRNA-SEQ方法称为SNUCDROP-SEQ，从正常和患病的小鼠分析心脏组织中的近20,000个核。“我们很高兴进一步发展雪茄多碟-SEQ，并将其应用于哺乳动物产后心脏，这与标准SCRNA-SEQ难以研究，”难以研究。“

目前的研究重点是心肌病，一组疾病，其特征在于心肌的渐进性弱化，并且代表了全球心力衰竭的领先原因。PEI和同事使用的小鼠开发为模拟一种类型的小儿线粒体心肌病。

“心脏是一个复杂的器官，有多种细胞类型，对于哺乳动物的心脏发育和心脏病，特别是在出生后的时期，仍有很多不为人知的地方，”裴说。“我们的研究提供了三个领域的关键见解:正常心脏发育、心脏病和一种名为GDF15的心脏激素的基因调节机制。”

测序工具鉴定了主要类型的心脏细胞，例如心肌细胞，成纤维细胞和内皮细胞，以及RARER心脏细胞类型。研究小组发现，在每一种细胞类型之间存在很大的差异，以及心脏细胞在正常和患病情况下功能变化的迹象。例如，研究人员检测到纤维母细胞的代谢变化细胞这使得心脏病异常僵硬。

另一种发现有关基因网络，可调节心脏病的心脏激素的产生 - 特别是GDF15，这使得整体身体生长减缓，可能会降低对受损心脏的能量需求。PEI表示，这种信号可以揭示更多关于在儿童中常见的生长限制的生物机制先天性心脏病。

Pei说，这项研究提供了对心脏生物学的更深入的了解，这可能导致针对关键基因网络的靶向治疗，从而为心脏病患者提供更好的治疗。

“这项研究是高分辨率定义正常和患病心脏转录景观的第一步，”裴说，他补充说，他和他的合作伙伴实验室的未来工作将调查心脏病如何在比出生后早期更长时间内进展。该研究工具还可能提供机会，以调查疾病的器官和系统超出心。

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