研究人员发现新类型的肺细胞,囊性纤维化的关键的见解

研究人员已经发现了一个罕见的细胞在气道组织,以前无特征的科学文献,似乎扮演着一个关键角色,囊性纤维化的生物学。使用新技术,使科学家能够研究基因表达在成千上万的单个细胞,团队全面分析了小鼠气道和人体组织中的结果进行验证。

Broad研究所的研究人员领导的麻省理工学院和哈佛大学和麻省总医院(MGH),分子调查也为特征基因表达模式对其他新的细胞亚型。工作扩大科学和临床肺癌生物学的理解,与广泛的影响的所有疾病airway-including哮喘、慢性阻塞性肺疾病,支气管炎。

Jayaraj Rajagopal,医生在肺和重症监护单位在MGH准会员广泛研究所和霍华德休斯医学研究所霍华德·休斯医学研究所的教授学者,和广泛的核心特拉维夫Regev协会成员,卡拉曼细胞天文台主任Broad研究所,麻省理工学院生物学教授,和霍华德·休斯医学研究所的研究员,监督的研究。丹尼尔•Montoro Rajagopal实验室的研究生,博士后研究人员亚当·哈伯和Moshe Biton co-first Regev实验室中作者在今天发表的论文自然。

“我们现在有框架的新细胞叙事肺病、“Rajagopal说,也是哈佛医学院教授、哈佛干细胞研究所的主要教员。“我们发现了一个整体分布似乎功能相关的细胞类型。更重要的是,与复杂的肺部疾病相关的基因现在可以链接到特定的细胞,我们的特点。数据开始改变我们思考的方式肺等疾病囊性纤维化和哮喘。”

“单细胞测序技术,专注努力地图在不同的组织细胞类型,我们新的discoveries-new细胞,不知道存在,细胞亚型,很少或没有注意到,即使在系统研究了几十年来,“雷格夫说,世卫组织还共同主持国际人类细胞的阿特拉斯财团。”一些,理解和描述他们立即发表了在组织内发生了什么。”

使用单细胞RNA序列,研究人员分析了数以万计的细胞从老鼠气道,映射的物理位置细胞类型和创建一个细胞的“阿特拉斯”组织。他们还开发了一个名为pulse-seq监控发展的新方法细胞类型从他们的祖细胞在小鼠气道。研究结果验证了在人体组织。

一个极其罕见的细胞类型,占人口不到百分之一的细胞在小鼠和人类,似乎从根本上不同于其他已知的细胞数据集。团队这个细胞被称为“肺ionocyte”因为它的基因表达模式相似ionocytes-specialized细胞调节离子运输和在鱼鳃和青蛙皮肤水合作用。

引人注目的是,水平高于其他细胞类型,这些基因CFTR-which ionocytes表示,当突变,导致囊性纤维化。雌性生殖道对气道功能至关重要,几十年来研究者和临床医生认为这是经常在纤毛细胞低水平表达,一个共同的细胞类型传遍整个气道。

但根据新的数据,大多数雌性生殖道表达发生在只有少数细胞,而研究人员甚至不知道存在直到现在。

当研究者中断一个关键分子过程在小鼠肺ionocytes中,他们观察到的发病关键特性与囊性fibrosis-most值得注意的是,密集的粘液的形成。这一发现强调重要的是这些细胞如何airway-surface监管。

囊性纤维化是一种令人惊讶的是研究疾病,我们仍然发现全新的生物可能改变我们的方法,“Rajagopal说。“起初,我们不能相信绝大多数雌性生殖道表达式是位于这些罕见的细胞,但研究生和博士后在这个项目真的带给我们连同他们的数据。”

结果也可能影响开发有针对性的囊性纤维化疗法,根据团队。例如,基因疗法纠正CFTR突变检测需要交付给正确的细胞,细胞和组织的阿特拉斯可以提供参考图来指导这个过程。

这项研究进一步强调其他呼吸道疾病有关的基因表达。例如,哮喘开发之前已经与一个基因编码一个传感器为鼻病毒,现在的数据表明,该基因表达的纤毛细胞。另一个基因与哮喘簇细胞中表达,这至少分成两个团队,感官气道中的化学物质,产生炎症。结果表明整个合奏的细胞可能是哮喘的不同方面负责。

使用pulse-seq试验,研究人员跟踪新特征的细胞亚型的老鼠气道开发。他们表明,成熟细胞气道起源于一个共同的祖先:基底细胞。该小组还发现了一种之前从未描述组织的细胞结构。这些结构,研究人员称之为“山丘”,独特的区域快速细胞营业额,和它们的功能尚不清楚。

“阿特拉斯,我们已经创建了已经开始彻底重塑我们的理解气道雷格夫说:“和肺生物学。”,这和其他器官系统被研究在单细胞层面,我们会把所有我们知道的这个新细胞的多样性理解人类的健康和疾病。