2021-04-06
再生医学改变了传统对于坏死性和损伤性等疾病的治疗手段，对疾病的机理研究和临床应用带来了革命性变化。
今天小编为大家介绍一篇2020年十一月发表在Cell Stem Cell上的单细胞测序在心脏再生医学中应用的文章。
胚胎心内膜细胞可诱导小梁心肌的形成，促进心脏瓣膜和冠状血管的发育。因此，对于胚胎心内膜的研究有助于心脏再生医学的临床应用。作者发现BMP4,BMP10处理中胚层细胞和干细胞可发育心内膜细胞，并进一步发育成小梁心肌，在体外建立了一个心脏再生体系。
传统研究中，判断不同新的细胞类型的方法，是针对各个细胞类型的Marker基因进行qRT-PCR验证（图一）和流式验证（图二）。
图一
图二
当科学研究发展到了今天，我们会提出以下质疑：
1、在器官再生体系里，是一群不同状态的细胞的组合，用qRT-PCR仅可以定量的判定某些感兴趣的基因的表达量，若marker基因在多类细胞中表达，则无法对各类细胞进行区分，也无法知晓其准确数目。若marker基因在一类细胞中表达，但这类细胞具有不同状态，则无法鉴别不同的状态。此外，对于不表达marker基因的其他细胞，则是完全的未知数。流式可从细胞角度对qPCR结果进行佐证，但是对于感兴趣细胞类型的基因表达情况，不同状态及其他细胞类型的揭示则无可下手。
2、在器官再生过程中，以往的研究通过分析发育过程中的数张“截图”间接地展现器官的发育过程，这种“管中窥豹”式的研究或多或少存在一些局限。
3、若能通过新的研究方法，对所有的细胞进行分析，则可勾勒出器官再生的全局，完成从“jpg”式展示到“avi”式展示的蜕变。
4、对器官再生的全局描绘，有助于我们将其与胚胎发育做详尽的比较，为揭开器官再生提供更清晰准确的数据。
本文针对全能干细胞诱导的心脏再生体系进行了单细胞测序研究，体系中存在三种细胞类型：心内膜细胞、内皮细胞和CD31+非内皮细胞（图三），其中心内膜细胞分为三个cluster，对这三个cluster的拟时序分析进一步验证了三者的发育轨迹（图四）。发现器官再生的心膜细胞与胚胎发育过程中的细胞具有高度的相似性（图五），同时，通过单细胞测序，鉴定到了新的心内膜marker基因（图六）。
图三
图四
图五
图六
此项研究利用单细胞测序数据对器官再生过程中的所有细胞进行了转录组测定，分析了每一个细胞的全转录组水平的分析，确定了不同类别细胞和精细的发育状态。这种全局范围的研究高效地展现了细胞演化状态。通过单细胞测序的方法，使得再生医学的研究在高屋建瓴的角度进行深入，提供更清晰准确的图谱。
