肺细胞空间图谱可深入了解疾病和免疫功能

迄今为止最全面的肺细胞图谱由Wellcome Sanger研究所及其合作者提供，揭示了11种新的肺细胞类型，并为对抗肺部感染的免疫过程提供了详细的见解。

今日出版于自然遗传学，这一免费资源强调了多种免疫细胞，屏障细胞，以及它们在肺中的环境呼吸道疾病（呼吸系统疾病）和感染。

这个新的肺细胞图谱是更广泛的国际人类细胞图谱计划的一部分，它将单细胞测序与空间转录组学相结合，以提供细胞如何相互作用和相互通信的更全面的图像。

虽然单细胞研究已经促进了对肺功能的理解，但肺是由复杂的结构和环境组成的，不能仅通过单细胞测序来研究。例如，关于细胞是如何组织的，以及特定的细胞类型，尤其是罕见的细胞类型，是如何起作用的，有许多悬而未决的问题肺部疾病．

慢性肺部疾病，如慢性阻塞性肺疾病(COPD)和间质性肺疾病，是全世界死亡的主要原因。了解健康肺部局部环境中细胞之间的交流可以帮助确定疾病中什么被破坏，并为如何预防或治疗提供线索。

在这项研究中，来自惠康桑格研究所的研究人员及其合作者对近20万个细胞进行了基因分析肺组织在13个捐献者中，发现了11种新的细胞类型，并显示了总共80种细胞类型的确切位置。

在这些新细胞类型中，支气管周围成纤维细胞被发现与COPD和特发性肺纤维化有关。虽然还需要进一步研究这些细胞是如何参与其中的，但这一发现证明了使用肺图集来发现细胞通路和疾病之间新联系的潜力。

Wellcome Sanger研究所和EMBL欧洲生物信息学研究所(EMBL- ebi)的联合第一作者和博士后Elo Madissoon博士说:“通过能够分析同一肺的多个位置，我们能够在一项研究中获得关于一系列细胞的关键信息，其中许多是以前没有绘制过的。此外，我们在支气管周围成纤维细胞和慢性肺部疾病之间发现的联系表明，这个图谱如何超越参考数据，可以为疾病提供新的见解。”

除此之外，研究人员还能够定义一个肺微环境，他们称之为腺体相关免疫生态位(GAIN)。GAIN的存在有助于对抗呼吸道感染，并最终促进IgA抗体的产生。这是研究人员第一次设法详细描绘这一复杂的过程。

IgA反应对于有效预防呼吸道感染非常重要，而在COPD和囊性纤维化等肺部疾病中则受到损害。对GAIN功能的进一步研究可能有助于开发缓解疾病症状的疗法，提高对感染的抵抗力或创造增强疫苗反应的方法。

联合第一作者、威康桑格研究所博士后研究员阿曼达·奥利弗博士说:“我们的研究提供了关于细胞在人类肺部和气道中如何交流的独特信息。通过整合单细胞和空间数据，我们能够研究上皮细胞，内皮细胞和免疫细胞相互作用形成一个免疫生态位——增益——这可能对预防呼吸道感染很重要。我们的单细胞数据使我们能够深入到使这种免疫生态位发挥作用的信号回路中，这对开发未来治疗疾病的新方法至关重要。”

联合资深作者、Wellcome Sanger研究所首席科学家Kerstin Meyer博士说:“我们免费提供的全面肺图谱不仅从遗传学上描述了80种细胞类型，包括11种新细胞，还开始描述这些细胞如何相互交流。我们的研究建立在单个细胞通过包括空间数据，我们已经开始看到肺细胞在特定的微环境中是如何相互作用的。如果我们希望确定哪里出了问题导致了疾病，了解健康肺中肺细胞如何相互作用是至关重要的。我们的地图集是有价值的资源科学界我们期待着更大规模的研究，继续拼凑出肺在细胞水平上如何工作的完整谜团。”

联合资深作者、Wellcome Sanger研究所细胞遗传学负责人、人类细胞图谱联合创始人Sarah Teichmann博士说:“通过人类细胞图谱对细胞的详细了解将有助于解释人类健康和疾病的许多方面。我们的肺细胞图谱可以更深入地了解重要器官的功能，并且是对完整的人类细胞图谱的重要贡献。除此之外，我们的工作可以帮助确定肺中的哪些通路或细胞可以被靶向，以帮助提高肺功能受损患者的免疫力。我们要感谢器官捐赠者，以及他们的家人和亲人，是他们让这项研究成为可能。”