祝贺！世界首个人类细胞图谱在浙大绘制成功

跨越胚胎和成年两个时期、涵盖八大系统、建立70多万个单细胞的转录组数据库、鉴定人体100余种细胞大类和800余种细胞亚类……近日，世界首个人类细胞图谱在浙大绘制成功了。北京时间3月26日，国际顶级期刊《自然》在线刊登了浙江大学医学院郭国骥教授团队的这项最新研究成果。

细胞是生命的基本单位。在过去的数百年时间里，科学家主要利用显微镜和流式分析等技术，依靠若干表型特征对自然界里不同物种的细胞进行分类和鉴定。这些表型特征的选取往往引入了较多的人为主观性。而单细胞测序技术的出现对这一传统的细胞认知体系带来了革命性的变化。

此前，郭国骥团队自主研发了Microwell-seq高通量单细胞分析平台，并于2018年在国际顶级期刊《细胞》上发表了世界首个小鼠细胞图谱。此后，郭国骥团队一直在这个领域精耕细作，并与浙江大学医学院几家附属医院的张丹团队、王伟林团队、陈江华团队、梁廷波团队和黄河团队等保持紧密合作，时隔两年，再出重量级成果。

一张单细胞水平的人类细胞图谱

团队对60种人体组织样品和7种细胞培养样品进行了Microwell-seq高通量单细胞测序分析，系统性地绘制了跨越胚胎和成年两个时期、涵盖八大系统的人类细胞图谱。

郭国骥介绍说，Microwell-seq具有成本低廉、双细胞污染率低和细胞普适性广等优势，由此团队建立了70多万个单细胞的转录组数据库，鉴定了人体100余种细胞大类和800余种细胞亚类。同时，团队开发了scHCL单细胞比对系统用于人体细胞类型的识别，并搭建了人类细胞蓝图网站。

郭国骥（前排）与团队成员

“这项工作概括地说就是人体细胞数字化。我们能用数字矩阵描述每一个细胞的特征，并对它们进行系统性的分类。我们定义了许多之前未知的细胞种类，还发现了一些特殊的表达模式。”

通过这张图谱，团队发现，多种成人的上皮、内皮和基质细胞在组织中似乎扮演着免疫细胞的角色。“趋化因子阳性上皮细胞、抗原呈递阳性内皮细胞和白介素阳性成纤维细胞广泛地分布在成体的各种组织器官之中，并在分类上独立于传统的上皮、内皮、基质和免疫细胞。这些非专职的免疫细胞也在兼职干着免疫的活。我们认为成年人非免疫细胞的广泛免疫激活是人体区域免疫的一种重要调节机制。”

此外，通过跨时期、跨组织和跨物种的细胞图谱分析，团队揭示了一个普适性的哺乳动物细胞命运决定机制：干细胞和祖细胞的转录状态混杂且随机，而分化和成熟细胞的转录状态就变得分明且稳定，也就是说，细胞分化经历了一个从混乱到有序的发展过程。

该研究首次从单细胞水平上全面分析了胚胎和成年时期的人体细胞种类，研究数据将成为探索细胞命运决定机制的资源宝库，研究方法将对人体正常与疾病细胞状态的鉴定带来深远影响。在未来，临床医生就可能通过参照正常的细胞状态来鉴别异常的细胞状态和起源。

团队成员

郭国骥说：“我们的工作在测序深度上存在一定局限性，但是在跨组织和跨物种的数据可比性上有较大优势。完美版的人类细胞图谱还应该整合空间信息、多组学数据和人群分析，这需要全世界科学家的共同努力。”

论文的第一作者包括浙江大学医学院韩晓平副教授（并列通讯）、17级硕士生周子茗、19级博士生费丽江、17级直博生孙慧宇、18级博士生汪仁英、16级直博生陈瑶、博士后陈海德和王晶晶。论文最后通讯作者为浙江大学医学院郭国骥教授。项目获得了国家自然科学基金和科技部干细胞与转化医学重点专项的支持。

延伸阅读丨郭国骥：被科研“耽误”的歌手

受访者供图

“Professor郭（郭教授），给您捧场来了！”时至今日，仍有不少粉丝在郭国骥的原创音乐主页上留言。虽已淡出音乐圈多年，但江湖依旧流传着这位浙江大学医学院教授的传说。

不过，在这位歌坛“老将”看来，从事科研工作更能体现他的价值。“通过科学研究为人类作贡献，这比当一名歌手更有意义。”5月4日，35岁的郭国骥接受了科技日报记者的专访。

日前，国际顶级期刊《细胞》发表了郭国骥团队的最新研究成果——世界首张哺乳动物细胞图谱。

应试教育下的成功案例

郭国骥自小各方面都非常出色，妥妥地是“别人家的孩子”。

从小学到高中，他参加过奥数、作文、音乐、手工等多项比赛，“逢比赛必获奖”成了郭国骥的参赛日常。

“我一直以来都是老师眼中的好学生，发展比较全面，成绩也比较好。”郭国骥认为，他就是中国应试教育的一个成功案例。

当然，成功的背后付出也很多。从小开始，他就很少有周末。一到礼拜六日，他要么去参加各类培训班，要么去比赛。即使到了大学，他也充分利用周末时间参加英语培训。

在郭国骥看来，应试教育也有其优势。“考试可以更好地约束自己，从而把知识学得更扎实。”郭国骥认为，这一点在赴美深造之后体现得更明显，“扎实的基础知识，让我的活动比欧美学生更足”。

郭国骥并非是那种死读书的学生。读大学时，郭国骥在保持着优异成绩的同时，还组建了话剧团、担任学生会的文艺部长，并组建乐队玩起了民谣。

正因为有着丰富的经历，郭国骥在大学毕业时也拥有了更多的可能性：进军娱乐圈成为一名歌手、留校工作或继续深造。

深思熟虑后，他选择了科研之路，并赴新加坡继续深造，之后又到美国哈佛大学求学。“在尝试过很多东西后，作出的决定更为理性，也符合自己性格。”郭国骥说。

2014年，年仅30岁的郭国骥走上了浙江大学的讲台，一入职便获得了正教授资格。

从国内空白到世界首创

尽管进入浙江大学时间不长，但很快就做出了令世界瞩目的成就。郭国骥告诉科技日报记者，在外人看来，他的这项工作是在任职浙江大学后才开始的，实际上早在读研时就已经开始了，他做了差不多有十年了。

“刚进浙江大学时，中国的单细胞系统生物学研究水平在国际上并不是很出色。特别是在高通量单细胞测序领域，国内尚属空白。”说到自己的老本行，在采访中寡言的郭国骥打开了话匣子。

他介绍，以往生命细胞分析是群体分析，并不能精准剖析每个细胞。如今通过分析单个细胞，能对每个细胞进行表述。

通过研究单细胞，未来可实现单细胞层面的疾病诊断，如对肿瘤类型的精确分类、根据单细胞测序信息针对性用药，从而更加有效地进行治疗。

可是单个细胞的数量很少，相关研究的最大难点在于难以捕获细胞核酸物质。为此，郭国骥团队研发了一套完全国产化的Microwell-seq高通量单细胞分析平台，对小白鼠近50种器官组织的40余万个细胞进行了系统性的单细胞转录组测序，绘制出世界首张哺乳动物细胞图谱。

若使用以往的技术，绘制这张图谱所耗费的实验成本会是非常高。但通过Microwell-seq高通量单细胞测序平台，一个单细胞的建库成本从原来的100美元降至1美分。

世界第一张哺乳动物细胞图谱，其重要性在郭国骥看来就如同第一张化学元素周期表。“这张图谱将哺乳动物的细胞种类排列开来，对发现细胞内的机制非常重要。”郭国骥认为，我们尚不知道细胞内部环境是否符合牛顿第二定律，这需要科学家们继续探索。

音乐为他提供创新灵感

《当白羊爱上天蝎》《大学》《友爱》《期待》……郭国骥告诉科技日报记者，他在“中国原创音乐基地”网站有自己的主页，该主页上有他早年创作录制的多首原创音乐，其主页的浏览量高达百万。其中，《当白羊爱上天蝎》一曲的点击量已突破47万。

点开他的歌曲，其嗓音干净、清澈，曲调简单又不失优雅。很难想象，一位科学家在音乐上具有如此高的天赋。

早在上大学时，他就曾参加过“武汉高校原创音乐比赛”并晋级总决赛，闯入了前十强。后来，曾有演艺公司找他签约。熟悉他的朋友经常会调侃郭国骥，说他明明可以进入娱乐圈当原创歌手，却偏偏要把学术做得这么好。

谈到早期搞音乐创作，郭国骥认为，自己可能比较有艺术天赋，也一直很喜欢音乐，“边弹吉边搞创作的感觉很好”。

不过，郭国骥最终还是选择了更为钟意的科研工作。他表示，选择做科研一是科学对人类的贡献更大；二是音乐这条路异常崎岖，能否抵达巅峰存在较大不确定性。

如今，在工作之余，郭国骥依旧会去摆弄摆弄吉他，弹一弹、唱一唱，“既是一种放松，也是满足自己的心头好”。

“音乐会给我的工作带来一定帮助，为我提供创新的灵感。”郭国骥说。

来源：共青团中央

编辑：申鹏洁

网址：祝贺！世界首个人类细胞图谱在浙大绘制成功 https://mxgxt.com/news/view/1072965

相关内容

人物关系图谱绘制
“天河一号”参与绘制“基因图谱” 世界第一个
卷轴式的家谱世系图绘制和制作
我国科学家即将绘制完成第一张黄种人基因组图谱
哈医大二院栗玉珍教授团队发布整合银屑病人皮肤单细胞图谱在线工具
【Nature】重磅！空间基因组学：助力科学家绘制癌症进化谱系图，破解乳腺癌扩散机制
琳妮·马奎特荣获2021沃尔夫奖，专攻人类疾病的细胞机制
什么是产业链？如何绘制一张产业链图谱？
培育人类脊索组织的干细胞模型成功开发
Origin软件中绘制三角图的详细步骤(在origin上如何做三角图)

随便看看