肝臟是人體最大和最多功能的器官之一。它將我們食物中的糖，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。除了它在人體新陳代謝中的作用外，肝臟是一種免疫器官，對於解毒血液是必不可少的。最引人注目的是，肝臟是唯一能夠再生回其全尺寸的內臟器官，僅佔其原始質量的25%。
肝病是世界上最大的健康問題之一，也是死亡的主要原因。僅在德國，至少有500萬患者患有脂肪肝，肝癌或肝炎。儘管肝臟對人類健康具有極大的重要性，但健康和患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研究。
來自弗萊堡馬克斯普朗克免疫生物學和表觀遺傳學研究所的科學家以及斯特拉斯堡大學的同事現在正在科學雜誌“自然”雜誌上發表一篇全面的人體肝細胞圖譜。。利用所謂的單細胞RNA測序，由Max Planck集團領導DominicGrün領導並與Baumert Lab合作的研究人員成功地創建了健康人肝臟細胞群的詳細圖譜。基於對來自9個人類供體的10000個細胞的分析，細胞圖譜顯示所有重要的肝細胞類型，包括肝細胞，肝臟的主要代謝細胞，血管內皮細胞，肝臟駐留巨噬細胞和其他免疫細胞類型，如以及膽管細胞和肝上皮祖細胞。利用這些數據，可以以前所未有的分辨率捕獲細胞類型和細胞狀態的多樣性，並瞭解它們在發育過程中或疾病進展過程中的變化。
細胞的指紋
研究人員還在所謂的相同細胞類型的個體細胞中發現了驚人的多樣性。他們發現了肝細胞，內皮細胞和巨噬細胞的新亞型，儘管它們的形態外觀幾乎沒有差異，但它們具有不連續的基因表達譜。這些發現是通過實驗和計算單細胞分析方法的重大進展而實現的，這些方法能夠以高分辨率檢查細胞。
在單細胞RNA測序中，待研究的器官組織解離成單個細胞;然後分離這些細胞並分別測序。測序用於確定細胞中存在多少個基因的信使RNA分子(mRNA)。
信使RNA將存儲在DNA中的藍圖傳輸到蛋白質工廠。通過測量某個時間點細胞中存在的RNA分子，我們可以確定哪些基因是活躍的。這為我們提供了一種指紋，使我們能夠全面瞭解每個細胞的本質。這使我們能夠了解細胞的功能，調節方式以及疾病發生時會發生什麼。“
以這種方式獲得的數據不僅極其廣泛，而且非常複雜，因為必須同時量化和解釋數千個細胞中數千個基因的RNA分子。近年來，DominicGrün開發了量身定製的算法，幫助他和他的團隊表徵不同細胞類型並瞭解其發育途徑。
識別肝細胞的祖細胞
利用這些細胞指紋，弗萊堡研究人員還發現了膽管細胞亞群的先前未知特性。膽管貫穿整個肝臟，將膽汁輸送到膽囊。“我們的數據顯示，這種罕見亞群中的細胞是前體細胞或祖細胞。它們不僅能夠形成幹細胞的顯著特徵的類器官，而且還有可能發展成不同的細胞類型，”Nadim Aizarani解釋說。 ，這項研究的第一作者。當在培養基中培養時，這些祖細胞分化成肝細胞或膽管細胞。Max Planck研究人員確信這種前體細胞群在肝臟再生中起著重要作用，並且還可能參與肝臟疾病或腫瘤的發展。
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