Nature发布高分辨率的发育心脏细胞图谱，助力心脏病研究

　　

加州大学圣地亚哥分校领导的研究团队近日绘制出高分辨率的心脏细胞空间图谱，为心脏发育和功能以及心脏疾病提供了新线索。这项研究成果于3月13日发表在《Nature》杂志上。

心脏是最早发育的器官，其功能与形态特征息息相关。心脏结构的变化可导致先天性心脏病，而这正是最常见的出生缺陷之一。除儿童外，心脏形态特征异常的成年人患心瓣膜病和肥厚型心肌病的风险也会增加。

不过，到目前为止，人们还不完全了解各种心脏细胞之间的相互作用，以及它们如何组织形成功能完善的心脏。

在这项研究中，研究人员采用单细胞RNA测序和多重容错性荧光原位杂交（MERFISH）技术来构建发育心脏的细胞图谱。

他们从受孕后9到16周的心脏样本中分离出14,2946个细胞，并开展scRNA-seq分析。基于图像的聚类分析和基因标志物分析鉴定出12个细胞类别，而进一步的分析鉴定出39个细胞群，可细分为75个细胞亚群。

共同通讯作者、加州大学圣地亚哥分校的Quan Zhu和Neil Chi表示：“这项研究大大扩展了发育心脏中已知存在的细胞类型和状态。”同时，这份图谱还揭示了过去未发现的细胞亚群。

研究人员重点描述了心血管谱系中与心脏发育、形态发生和功能相关的细胞类型和亚型，同时突出了在心脏瓣膜和传导系统等关键心脏区域发现的新细胞群。

之后，他们利用MERFISH成像阐明了心血管细胞的空间结构。在scRNA-seq聚类分析中应用NS-Forest2分类器，他们鉴定出238个细胞亚群特异性基因，这些基因是MERFISH编码探针的靶点。

心脏基因标志物分析发现了27个独特的MERFISH细胞群，它们所组成的细胞类别与scRNA-seq发现的发育类别密切相关。

总的来说，多模态分析发现了参与人类心脏发育和形态发生的各种心血管谱系。MERFISH成像分析与scRNA-seq数据的关联为了解这些细胞的转录图谱和特定基因功能提供了新视角。

研究人员指出，他们的研究结果揭示了不同细胞类型之间的相互作用，这些细胞特化并形成了心脏结构，对维持心脏功能至关重要。

例如，在心室心肌细胞中，这份图谱显示了以前未发现的迁移信号，他们认为这些信号有助于心脏形态发生和重塑过程中的心室壁形成。

作者认为，这份高分辨率的心脏细胞图谱所提供的信息有助于研究先天性及成人心脏病的病理机制，以及开发生物相关的心脏类器官，作为药物筛选和心脏再生治疗的平台。