哮喘，一種常見的肺部疾病，是由多種細胞及細胞組分參與的慢性氣道炎癥。這種炎癥常伴隨引起氣道反應性增高，導致反復發(fā)作的喘息、氣促、胸悶和咳嗽等癥狀?；颊吆粑щy，難以獲得足夠的氧氣。早在2015年，全球就有超過3.5億人患有哮喘。

雖然哮喘可以通過藥物治療控制，但這種慢性氣道炎癥疾病會引發(fā)持續(xù)的問題，并且有嚴重的、危及生命的急性發(fā)作風險。為了開發(fā)新的有效藥物，人們需要更好地了解健康的肺細胞與哮喘肺細胞的區(qū)別。

6月17日，來自英國維康基金桑格研究所、格羅寧根大學醫(yī)學中心等機構的研究人員在Nature Medicine上報道了他們的最新成果：首次繪制了哮喘患者和正常人的肺部和氣道細胞“地圖”，并且還在哮喘患者身上發(fā)現(xiàn)了一種全新的產生粘液的細胞狀態(tài)[1]。

圖片來源：Nature Medicine

為了探索正常肺部和上呼吸道的細胞類型，研究人員使用單細胞測序技術分析了17個健康志愿者中來自鼻腔和3個不同肺部區(qū)域的36000多個細胞，這使他們能夠準確地看到每個細胞中哪些基因是活躍的，并識別出特定的細胞類型。

圖片來源：Nature Medicine

然后，研究人員檢測了來自6名哮喘患者的肺部樣本中的不同細胞類型和活性，并將其與正常肺部樣本進行比較。他們發(fā)現(xiàn)正常肺和哮喘肺的細胞有明顯的差異：后者黏液細胞增生，杯狀細胞數(shù)量顯著增加；此外，杯狀細胞的轉錄表型發(fā)生了改變，促炎和重塑基因NOS2、CEACAM5和CST1的表達明顯上調。

圖片來源：Nature Medicine

哮喘的癥狀之一是粘液過量分泌。研究人員在哮喘患者的肺中發(fā)現(xiàn)了一種新的粘液生成細胞狀態(tài)，即粘液纖毛細胞數(shù)量顯著增加。這些粘液纖毛細胞代表纖毛細胞的一種過渡狀態(tài)，并有助于粘液細胞增生。

同時在杯狀細胞中，他們也觀察到一些粘液基因共表達，包括MUC5AC和CEACAM5以及纖毛基因FOXJ1和PIFO。進一步分析粘液纖毛細胞和杯狀細胞的轉錄圖譜發(fā)現(xiàn)，與杯狀細胞相似，粘液纖毛細胞表達關鍵哮喘基因，如CST1和POSTN，表明這些細胞可以促進氣道炎癥和重塑。

圖片來源：Nature Medicine

這項研究揭示了正常肺和哮喘肺在細胞以及它們如何相互溝通方面的巨大差異。與正常肺中廣泛的細胞通訊相比，哮喘肺中有更多的炎癥T_H2細胞，并且它們發(fā)送了絕大多數(shù)的細胞信號。

文章共同通訊作者Martijn C. Nawijn博士說：“我們已經知道炎性T_H2細胞在哮喘中起作用，但直到現(xiàn)在我們才知道這種影響有多大。在正常人中，各種細胞相互溝通，以保持氣道正常工作。但在哮喘患者中，幾乎所有這些相互作用都消失了，取而代之的是炎癥細胞似乎完全控制了氣道的通訊。”

了解哮喘患者的肺細胞類型和它們的溝通方式，可以幫助研究人員尋找新的藥物靶點，來阻止細胞對炎癥信號作出反應，并幫助恢復正常的肺功能。

肺部“地圖”還顯示，位置對肺細胞很重要。研究表明，肺部不同區(qū)域的細胞具有非常不同的細胞活性，這對研究藥物靶點和設計藥物實驗有進一步的意義。

“作為人類細胞圖譜計劃的一部分，我們創(chuàng)建了第一份全面的肺細胞地圖。我們的大規(guī)模開放獲取數(shù)據(jù)揭示了不同細胞的活性、通信路徑和位置。該圖譜將為進一步的肺部研究提供巨大的資源，我們希望它能幫助確定緩解哮喘的潛在的新治療靶點?！绷硪晃还餐ㄓ嵶髡逽arah A. Teichmann博士總結道。

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