基于单细胞RNA测序的人肺分子细胞图谱

尽管单细胞RNA测序研究已开始提供细胞表达谱的汇编1-9，但要系统性地识别和定位单个器官中的所有分子类型以创建完整的分子细胞图谱，已被证明更加困难。在此，我们描述了将液滴法和板法的单细胞RNA测序（scRNAseq）应用于覆盖所有肺组织区室和外周血的约75,000个人类细胞，并结合多管齐下的细胞注释方法，这使得我们能够定义人类肺部58个细胞群的基因表达谱和解剖位置，包括45种已知细胞类型或亚型中的41种以及14种新类型。这一全面的分子图谱阐明了肺细胞类型的生化功能、细胞选择性转录因子和用于制造及监测它们的最佳标记物；定义了循环激素的细胞靶点，并预测了局部信号相互作用，包括免疫细胞运输中趋化因子的来源和靶点以及肺归巢时的表达变化；并识别了直接受肺病基因和呼吸道病毒影响的细胞类型。与小鼠的比较发现了17种可能在肺进化过程中获得或丢失的分子类型，以及其它表达谱发生显著改变的细胞类型，揭示了器官进化过程中细胞类型和细胞类型特异性基因表达的广泛可塑性，包括细胞类型之间的表达转换。该图谱为研究肺细胞身份、功能和相互作用如何在发育和组织工程中实现以及在疾病和进化中改变提供了分子基础。