“砰……砰……砰”盡管大多數(shù)時候我們幾乎沒有注意到它，但是我們體內(nèi)穩(wěn)定的心跳聲其實是一種復(fù)雜的機(jī)理表現(xiàn)，就像是樂團(tuán)一樣，成千上萬的細(xì)胞必須掌握各自的演奏節(jié)奏，并共同努力。

近，一組科學(xué)家創(chuàng)建了人類心臟細(xì)胞的個圖譜，這些圖集展示了將近50萬個心臟細(xì)胞，確定了每種細(xì)胞在心臟交響樂中的作用！研究人員檢查了14個健康供體心臟中的六個區(qū)域，創(chuàng)建了一個詳細(xì)的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫為研究心臟病（世界范圍內(nèi)主要的死因）提供了新的比較基礎(chǔ)。

華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的心臟病學(xué)家Douglas Mann（未參與該項研究）說，“我可以用一個詞概括我的想法：里程碑。我認(rèn)為這是一個很大的成就，將成為該領(lǐng)域的重要參考。”這項研究成果于9月24日發(fā)表在Nature雜志上，由哈佛醫(yī)學(xué)院，布萊根婦女醫(yī)院，Sanger研究所，德國馬克斯·德布呂克分子醫(yī)學(xué)中心（MDC），倫敦帝國理工學(xué)院及其合作者的研究人員完成。

哈佛大學(xué)心血管遺傳學(xué)家Christine Seidman表示，“要了解各種形式的心臟病出了什么問題，首先，我們必須知道什么是正常的。”

難以研究的心臟細(xì)胞

事實證明，心臟細(xì)胞特別難以研究。與某些癌細(xì)胞和其他組織不同，沒有心臟細(xì)胞可以在實驗室中無限期地生長和研究。因此許多心臟研究都是使用小鼠完成的，但小鼠的心臟與人的心臟有重要的區(qū)別。

健康的人類心臟也很難找到（大部分用于移植）。Seidman的團(tuán)隊依靠那些異常的心臟，這些心臟被拒絕移植，因此可能被冷凍，用于研究。首先，研究人員使用高通量測序方法來定義每個心臟細(xì)胞的個體特征。然后，他們將這些細(xì)胞繪制在14個人類心臟的六個區(qū)域中，其中七個來自男性，七個來自女性。“這是一次，我們?yōu)槊總€細(xì)胞提供一個郵政編碼，用以了解其所屬的種群。”

迄今為止人類心臟廣泛的人類心臟細(xì)胞圖譜

在這項研究中，研究小組分析了將近五十萬個單個細(xì)胞，構(gòu)建迄今為止人類心臟廣泛的細(xì)胞圖集。該圖集顯示了細(xì)胞的巨大多樣性，揭示了心肌細(xì)胞類型，心臟保護(hù)性免疫細(xì)胞和復(fù)雜的血管網(wǎng)絡(luò)。它還可以預(yù)測細(xì)胞如何通訊，保持心臟正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

該研究是人類細(xì)胞圖譜計劃的一部分，前者計劃繪制人體中每種細(xì)胞的圖譜。心臟的新分子和細(xì)胞有關(guān)知識將能幫助人們更好地了解心臟病，指導(dǎo)高度個性化治療的發(fā)展。

研究人員說，這項工作還為將來基于再生醫(yī)學(xué)的療法奠定了基礎(chǔ)。

Seidman說：“數(shù)百萬人正在接受心血管疾病的治療。了解健康的心臟將有助于我們了解細(xì)胞類型和細(xì)胞狀態(tài)之間的相互作用，這些相互作用可以延長終身功能，以及疾病之間的差異。”

“終，這些基本知識可能會提出一些具體目標(biāo)，這些目標(biāo)可能會在將來導(dǎo)致個性化療法，為心臟病創(chuàng)造個性化藥物并提高每位患者的治療效果。”

這就是研究人員在這項新研究中要做的。

每個細(xì)胞的特征

研究小組研究了心臟六個不同區(qū)域中近500,000個單個細(xì)胞和細(xì)胞核，通過結(jié)合單細(xì)胞分析，機(jī)器學(xué)習(xí)和成像技術(shù)，該團(tuán)隊準(zhǔn)確地看到每個細(xì)胞中哪些基因被打開和關(guān)閉。

研究人員發(fā)現(xiàn)心臟不同區(qū)域的細(xì)胞存在重大差異。他們還觀察到心臟的每個區(qū)域都有特定的細(xì)胞亞群，這一發(fā)現(xiàn)指向不同的發(fā)育起源，并暗示這些細(xì)胞對治療的反應(yīng)不同。

文章一作，哈佛醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)研究員Daniel Reichart說：“該項目標(biāo)志著我們對心臟如何從單個細(xì)胞，具有不同細(xì)胞狀態(tài)的多個細(xì)胞構(gòu)建起來開始有了全新的認(rèn)識，有了整個心臟區(qū)域差異的知識，我們就可以開始考慮年齡，運(yùn)動和疾病的影響，幫助將心臟病學(xué)領(lǐng)域推向醫(yī)學(xué)時代。”

另外一位資深作者Norbert Hübner說：“這是一次以這種規(guī)模觀察人的心臟單細(xì)胞，只有大規(guī)模的單細(xì)胞測序才有可能。”

“這項研究顯示了單細(xì)胞基因組學(xué)和合作的力量。了解整個心臟細(xì)胞及其基因活性是了解心臟功能，開始闡明心臟對壓力和疾病的反應(yīng)的基本必要條件。”

作為這項研究的一部分，研究人員還仔細(xì)研究了貫穿心臟的血管。該圖集顯示了這些靜脈和動脈中的細(xì)胞如何適應(yīng)不同的壓力和位置，這能幫助研究人員了解冠心病期間血管出了什么問題。

倫敦帝國學(xué)院的Michela Noseda說：“我們的合作通過闡明心臟細(xì)胞的細(xì)胞和分子細(xì)節(jié)，為科學(xué)界提供了寶貴的信息。我們繪制了可能被SARS-CoV-2感染的心臟細(xì)胞，并發(fā)現(xiàn)小血管的特殊細(xì)胞也是病毒的靶標(biāo)。”

“我們的數(shù)據(jù)集是了解心臟病細(xì)節(jié)的信息的金礦。”

研究人員還專注于了解心臟修復(fù)，研究了免疫細(xì)胞如何與健康心臟中的其他細(xì)胞相互作用和交流，以及與骨骼肌的區(qū)別。

進(jìn)一步的研究將包括調(diào)查是否可以誘導(dǎo)心臟細(xì)胞的自我修復(fù)。

文章資深作者，Sanger研究所的Sarah Teichmann表示：“這項巨大的合作是人類細(xì)胞圖譜計劃的一部分。心臟細(xì)胞圖譜對*的研究人員開放，這是一個了不起的資源，它將使人們對心臟的健康和疾病，新的治療方法有了新的認(rèn)識，甚至有可能找到治療再生受損心臟組織的方法。”