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细胞图谱---人类的早起基因与起因

细胞图谱---人类的早起基因与起因

作者: 季中 | 来源:发表于2022-05-17 09:03 被阅读0次

4月13日,顶级学术期刊《自然》上发表了一项生命科学领域的新成果,是关于猕猴的细胞图谱。研究人员对成年猕猴身上45个器官里的114万个细胞进行了测序,把它们分成了113种主要类型和463种亚型,并绘制出了一张详细的细胞图谱。

这项研究由深圳华大生命科学研究院主导,整个测序过程是在华大自主研发的测序平台上完成的。用华大集团CEO尹烨的话说,这张图谱,相当于“给猕猴编了一本字典”,你可以“看到”它的每个器官里有哪些细胞,可以看到每个细胞的分子特征,也可以看到细胞之间彼此协作的机理。

消息就是这样,我们来看看能学到什么知识。科学家为什么要劳神费力,去给猕猴测细胞图谱呢?你知道,早在2003年,科学家就完成了“人类基因组计划”,绘制出了人类基因组图谱,并且在后来发展出了基因编辑等技术。虽然人类对基因的了解突飞猛进,但是,人类对携带基因的基本生物结构——细胞的了解,却还不够。

你知道,一个成年人体内有37万亿个细胞,每个细胞都包含全部的基因,细胞中的DNA序列是一致的。但是,不同细胞对基因的表达却完全不同。这就导致,科学家虽然能够发现某个基因突变会带来人体的变化,但不知道它具体是怎么发生作用的。举个例子。科学家发现,某一个DNA变异之后,人就变成了“早起鸟”,每天起床特别早。但是,科学家不知道为什么这个DNA变异会让人早起。

如果有了能够精确描述每种细胞特征的细胞图谱,科学家就能够搜索发现,这个DNA变异是导致了人类视网膜的一个细胞亚群发生了变化。这是一种能够感光的细胞,微弱的光线就能把它唤醒,所以人才特别容易早起。知道了这一点,“早起鸟”想多睡儿也特别简单,换个厚实的窗帘、睡觉前把它拉严实点就行了。

所以,在有了人类基因组图谱之后,科学家就开始进一步着手绘制细胞图谱。十年前,科学家们只能把人体细胞粗略地分成300种。最近几年,科学家对不同的人体器官以及小鼠等动物做细胞测序,向着“解码所有细胞”的终极目标前进。这张猕猴全身器官细胞图谱,就是最新成果,也是科学家第一次绘制出100万以上量级的细胞图谱。猕猴和人类的基因组差异只有5%左右,这张图谱可以作为医学上的重要参考。

比如,可以大大缩短药物研发时间。一般的药物研发周期动辄十年以上,而通过这个细胞图谱,研究人员就可以选定靶向细胞,去测试它们对这些药物的反应,快速选出几种有效的药物,再进行动物试验,从而大大缩短大规模药物筛选的时间。

再比如,有利于传染性病毒的防控。我们知道,新冠病毒主要感染呼吸道和肺,不过,如果去看细胞图谱,可以发现,肾脏、肝脏、胆囊的细胞,也表达出了新冠病毒的受体,所以医生在检查确诊患者肺部情况的时候,可能也会同步检查肾脏、肝脏和胆囊。

其他病毒也都是一样,基于这张图谱,科学家构建了126种病毒的数据库,列出了容易感染这些病毒的细胞类型。这就像一本“病毒字典”,可以快速查询病毒最有可能侵染的细胞类型,看到这些细胞类型可能分布的器官,帮助医生做临床诊疗。

2017年,细胞图谱被《麻省理工科技评论》列为十大技术突破之一,当时预测的技术成熟期是5年。5年过去了,测序成本已经大大降低。相信很快,科学界就会捧出一张“人类细胞全景图”。

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