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               圖片來自Grace Burgin, Noga Rogel and Moshe Biton。

作為一種細胞生態(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，由來自美國布羅德研究所和麻省總醫(yī)院的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個多中心研究小組利用來自小鼠腸道或腸道類器官模型中的5.3多萬個細胞，對組成小腸內(nèi)壁的細胞進行高分辨率的基于基因表達的普查。這種普查結(jié)果包括*小腸細胞組成圖譜，從而為研究炎癥性腸病、小腸癌、乳糜瀉和食物過敏等一系列影響或涉及腸道的疾病的生物學(xué)機理提供參考。這項研究也增加我們對腸道細胞產(chǎn)生的激素和其他信號的理解，并且為我們了解腸道如何應(yīng)對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)和病原體進入。為此，它依賴于很多特化細胞、它們的特定活性和相互作用。其中的一些細胞是*的，但有些細胞至今仍不熟悉。

腸道上皮與免疫系統(tǒng)和腸道微生物組相接觸，因此腸道是細胞連接的主要中心，因此了解腸道的健康和疾病對我們來說是非常重要的。

為了開展這項普查，這些研究人員主要依賴于單細胞RNA測序（scRNA-seq），即一組能夠鑒定出單個細胞內(nèi)特定基因表達譜的基因組技術(shù)。

利用這些技術(shù)，這些研究人員產(chǎn)生了總共53193個小腸上皮細胞的基因表達譜。他們從這些數(shù)據(jù)中確定了已知細胞類型（比如腸上皮細胞、杯狀細胞、潘氏細胞和叢狀細胞）、特定細胞亞型或群體（比如不同成熟階段的腸上皮細胞）和罕見細胞類型（比如M細胞）特異性的基因表達特征。他們還分配出與每種小腸上皮細胞類型相關(guān)聯(lián)的已知的和新的特定感覺分子。

這些數(shù)據(jù)也揭示出之前未被識別的細胞亞型的存在，并對已知的細胞類型進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化學(xué)物的叢狀細胞（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)出之前被認為是免疫細胞*的標志物，這可能有助于對過敏原和入侵的寄生蟲發(fā)出警告。

這些研究人員吃驚地觀察到基因TSLP---編碼一種人們長期就已知參與上皮誘導(dǎo)的炎癥的細胞因子---的表達于特定的叢狀細胞亞群。這提示著這些近期描述的細胞具有重要的“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)分泌細胞（enteroendocrine cells, EEC）---長期以來基于每種EEC亞群僅產(chǎn)生一種激素的觀點，它們被劃分為不同的亞群---實際上能夠一次產(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（促進飽食感）的EEC聚集在小腸遠端附近（即回腸）。

為了對這種圖譜作為疾病研究參考的實用性進行概念驗證，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（Heligmosomoides polygyrus，一種腸內(nèi)寄生蟲物種）感染模型。

通過與這些參考普查數(shù)據(jù)進行比較，結(jié)果表明腸道內(nèi)壁顯著地自我重建來應(yīng)對感染。依賴于感染性損傷的類型，某些細胞類型在豐度上顯著地增加或下降。很多細胞的表達譜也顯著地發(fā)生變化，包括病原體特異性的變化。

鑒于這些參考細胞普查數(shù)據(jù)在手，這些研究人員興奮地開展了進一步的研究，包括涉及胃腸道疾病---舉幾個來說，克羅恩病、潰瘍性結(jié)腸炎、胃腸道癌和食物過敏---模型或胃腸道疾病患者的研究以便鑒定基因表達、上皮結(jié)構(gòu)與功能上的變化，從而有可能為藥物開發(fā)提供新的見解和機會。（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