**繪制出小腸細胞圖譜

作為一種細胞生態系統，腸道內壁（也稱作腸道上皮）是身體中最為多樣性的最具活力的組織之一，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院的研究人員領導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。這種普查結果包括首個小腸細胞組成圖譜，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機理提供參考。這項研究也增加我們對腸道細胞產生的激素和其他信號的理解，并且為我們了解腸道如何應對不同的病原體入侵提供了新的線索。相關研究結果于2017年11月8日在線發表在Nature期刊上，論文標題為“A single-cell survey of the small intestinal epithelium”。

腸道發揮著很多功能，包括吸收營養物，產生身體中的很多激素，阻止有毒物質和病原體進入。為此，它依賴于很多特化細胞、它們的特定活性和相互作用。其中的一些細胞是眾所周知的，但有些細胞至今仍不熟悉。

腸道上皮與免疫系統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特定基因表達譜的基因組技術。

利用這些技術，這些研究人員產生了總共53193個小腸上皮細胞的基因表達譜。他們從這些數據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聯的已知的和新的特定感覺分子。

這些數據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物的叢狀細胞（tuft cell，協助提醒免疫系統身體遭受感染或其他形式的損傷）展現出之前被認為是免疫細胞獨有的標志物，這可能有助于對過敏原和入侵的寄生蟲發出警告。

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“監視”作用。

此外，這些數據表明腸道中產生激素的腸內分泌細胞（enteroendocrine cells, EEC）---長期以來基于每種EEC亞群僅產生一種激素的觀點，它們被劃分為不同的亞群---實際上能夠一次產生多種激素。

這些研究人員也將他們的數據沿著小腸的長度繪制到小腸的不同位置上。比如，他們發現產生胃饑餓素（ghrelin，觸發饑餓感）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，一種腸內寄生蟲物種）感染模型。

通過與這些參考普查數據進行比較，結果表明腸道內壁顯著地自我重建來應對感染。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據在手，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、上皮結構與功能上的變化，從而有可能為藥物開發提供新的見解和機會。

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