这项研究可能有助于在单个细胞水平上更详细地了解遗传和表观遗传因素从出生开始影响人类整个生命周期的肺部健康。

这项研究最近发表在《细胞基因组学》(Cell Genomics)杂志上，由加州大学圣迭戈分校(University of California San Diego)和北卡罗来纳大学教堂山分校(University of North Carolina at Chapel Hill)的一组研究人员领导。

通过分析来自新生儿、年轻人和老鼠的肺组织样本，研究人员能够了解肺部某些细胞类型是如何在儿童时期起源和变化的。

第一作者Thu Elizabeth Duong说:“这些是我们在尚未充分研究的肺部发育时期收集到的信息的独特样本。”Thu Elizabeth Duong是加州大学圣地亚哥医学院儿科呼吸医学的内科医生，也是圣地亚哥雷迪儿童医院的肺病专家。“令人兴奋的是，能够以单细胞分辨率看到肺细胞在这个阶段的发育情况。”

其目标是建立一个所谓的人类肺部“参考地图”。这样一幅图可以作为了解健康肺部和病变肺部细胞差异的基础。这项工作代表了为儿科人群建立参考的一小步。

“你的呼吸健康是由你早年经历的事情塑造的。因此，当出现问题时，我们可以追溯到早期，以确定疾病的潜在原因。”

”在肺部异常或疾病的情况下,我们可以放大并检查特定类型的细胞不同于健康的引用和同行,这些变化背后的分子机制是什么,”库恩说,加州大学圣地亚哥分校和椅子的生物工程教授是这项研究的资深作者。“诊断和治疗可以根据参照图的不同而发展。”

肺是人体重要的屏障。它们让氧气等重要物质进入并保持平衡，同时清除二氧化碳等废物。它们过滤我们呼吸的空气。研究人员希望，他们的发现将为更深入的研究奠定基础，研究环境因素，如暴露于空气污染和吸烟如何影响生命不同阶段的肺部健康和疾病。

为了构建他们的地图，研究人员分析了在不同时间点收集的人死后的肺组织，从出生第一天到出生后9年。研究人员还在出生后一天到近一个月的匹配时间点采集了小鼠的肺组织样本。

研究人员使用了张教授实验室开发的下一代单细胞测序技术，分析了8万多个人类和小鼠肺细胞的单个细胞核。

通过这一分析，研究人员可以开始绘制不同类型肺细胞的发育路径，包括肺泡上皮1型细胞。这些细胞对于氧气和二氧化碳气体的交换至关重要。研究人员获得了关于肺泡1型细胞如何与肌成纤维细胞等其他细胞沟通的线索，以及这种沟通如何在肺泡细胞发育中发挥作用。

该研究还揭示了人类肺中独特的成纤维细胞群，而在小鼠中没有观察到。这些成纤维细胞是结缔组织中的细胞，在肺的伸展过程中发挥作用。研究人员还发现，人类肺部的细胞状态在出生时存在，但在9岁时消失。

Duong说:“这些数据帮助我们拼凑出肺中的关键细胞类型是如何形成的。”“我们希望这将成为肺研究人员前进的宝贵资源。”

Journal Reference:

Thu Elizabeth Duong, Yan Wu, Brandon Chin Sos, Weixiu Dong, Siddharth Limaye, Lauraine H. Rivier, Greg Myers, James S. Hagood, Kun Zhang. A single-cell regulatory map of postnatal lung alveologenesis in humans and mice. Cell Genomics, 2022; 2 (3): 100108 DOI: 10.1016/j.xgen.2022.100108