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圖片來(lái)自Grace Burgin, Noga Rogel and Moshe Biton。
作為一種細(xì)胞生態(tài)系統(tǒng)，腸道內(nèi)壁（也稱作腸道上皮）是身體中zui為多樣性的活力的組織之一，它是身體與外部世界的主要接口之一。為了更好地理解這種復(fù)雜的組織和它的功能，以及影響它的疾病，由來(lái)自美國(guó)布羅德研究所和麻省總醫(yī)院的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)多中心研究小組利用來(lái)自小鼠腸道或腸道類器官模型中的5.3多萬(wàn)個(gè)細(xì)胞，對(duì)組成小腸內(nèi)壁的細(xì)胞進(jìn)行高分辨率的基于基因表達(dá)的普查。這種普查結(jié)果包括*小腸細(xì)胞組成圖譜，從而為研究炎癥性腸病、小腸癌、乳糜瀉和食物過(guò)敏等一系列影響或涉及腸道的疾病的生物學(xué)機(jī)理提供參考。這項(xiàng)研究也增加我們對(duì)腸道細(xì)胞產(chǎn)生的激素和其他信號(hào)的理解，并且為我們了解腸道如何應(yīng)對(duì)不同的病原體入侵提供了新的線索。相關(guān)研究結(jié)果于2017年11月8日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“A single-cell survey of the small intestinal epithelium”。
腸道發(fā)揮著很多功能，包括吸收營(yíng)養(yǎng)物，產(chǎn)生身體中的很多激素，阻止有毒物質(zhì)和病原體進(jìn)入。為此，它依賴于很多特化細(xì)胞、它們的特定活性和相互作用。其中的一些細(xì)胞是*的，但有些細(xì)胞至今仍不熟悉。
腸道上皮與免疫系統(tǒng)和腸道微生物組相接觸，因此腸道是細(xì)胞連接的主要中心，因此了解腸道的健康和疾病對(duì)我們來(lái)說(shuō)是非常重要的。
為了開(kāi)展這項(xiàng)普查，這些研究人員主要依賴于單細(xì)胞RNA測(cè)序（scRNA-seq），即一組能夠鑒定出單個(gè)細(xì)胞內(nèi)特定基因表達(dá)譜的基因組技術(shù)。
利用這些技術(shù)，這些研究人員產(chǎn)生了總共53193個(gè)小腸上皮細(xì)胞的基因表達(dá)譜。他們從這些數(shù)據(jù)中確定了已知細(xì)胞類型（比如腸上皮細(xì)胞、杯狀細(xì)胞、潘氏細(xì)胞和叢狀細(xì)胞）、特定細(xì)胞亞型或群體（比如不同成熟階段的腸上皮細(xì)胞）和罕見(jiàn)細(xì)胞類型（比如M細(xì)胞）特異性的基因表達(dá)特征。他們還分配出與每種小腸上皮細(xì)胞類型相關(guān)聯(lián)的已知的和新的特定感覺(jué)分子。
這些數(shù)據(jù)也揭示出之前未被識(shí)別的細(xì)胞亞型的存在，并對(duì)已知的細(xì)胞類型進(jìn)行重新分類提供支持。比如，這些研究人員揭示出一種新型的檢測(cè)化學(xué)物的叢狀細(xì)胞（tuft cell，協(xié)助提醒免疫系統(tǒng)身體遭受感染或其他形式的損傷）展現(xiàn)出之前被認(rèn)為是免疫細(xì)胞*的標(biāo)志物，這可能有助于對(duì)過(guò)敏原和入侵的寄生蟲(chóng)發(fā)出警告。
這些研究人員吃驚地觀察到基因TSLP---編碼一種人們長(zhǎng)期就已知參與上皮誘導(dǎo)的炎癥的細(xì)胞因子---的表達(dá)于特定的叢狀細(xì)胞亞群。這提示著這些近期描述的細(xì)胞具有重要的“監(jiān)視”作用。
此外，這些數(shù)據(jù)表明腸道中產(chǎn)生激素的腸內(nèi)分泌細(xì)胞（enteroendocrine cells, EEC）---長(zhǎng)期以來(lái)基于每種EEC亞群僅產(chǎn)生一種激素的觀點(diǎn)，它們被劃分為不同的亞群---實(shí)際上能夠一次產(chǎn)生多種激素。
這些研究人員也將他們的數(shù)據(jù)沿著小腸的長(zhǎng)度繪制到小腸的不同位置上。比如，他們發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生胃饑餓素（ghrelin，觸發(fā)饑餓感）的EEC傾向于聚集在靠近小腸開(kāi)始的地方（即十二指腸，位于胃部附近）。另一方面，那些產(chǎn)生肽YY（促進(jìn)飽食感）的EEC聚集在小腸遠(yuǎn)端附近（即回腸）。
為了對(duì)這種圖譜作為疾病研究參考的實(shí)用性進(jìn)行概念驗(yàn)證，這些研究人員調(diào)查了兩種腸道感染模型：沙門氏菌感染模型和多形螺旋線蟲(chóng)（Heligmosomoides polygyrus，一種腸內(nèi)寄生蟲(chóng)物種）感染模型。
通過(guò)與這些參考普查數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果表明腸道內(nèi)壁顯著地自我重建來(lái)應(yīng)對(duì)感染。依賴于感染性損傷的類型，某些細(xì)胞類型在豐度上顯著地增加或下降。很多細(xì)胞的表達(dá)譜也顯著地發(fā)生變化，包括病原體特異性的變化。
鑒于這些參考細(xì)胞普查數(shù)據(jù)在手，這些研究人員興奮地開(kāi)展了進(jìn)一步的研究，包括涉及胃腸道疾病---舉幾個(gè)來(lái)說(shuō)，克羅恩病、潰瘍性結(jié)腸炎、胃腸道癌和食物過(guò)敏---模型或胃腸道疾病患者的研究以便鑒定基因表達(dá)、上皮結(jié)構(gòu)與功能上的變化，從而有可能為藥物開(kāi)發(fā)提供新的見(jiàn)解和機(jī)會(huì)。（生物谷 Bioon.com）侵刪
參考資料：
Adam L. Haber, Moshe Biton, Noga Rogel et al. A single-cell survey of the small intestinal epithelium. Nature, Published online: 08 November 2017, doi:10.1038/nature24489
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