《Nature》：波士顿科研团队在肺里发现一种从未见过的新细胞

在本周最新上线的多篇《自然》论文中，有两篇非常有趣的文章。来自波士顿地区的两支科研团队发现，在肺里面竟有一种我们之前从未发现的新细胞。而且，它可能与一种严重的肺部疾病有关。

原文链接：A revised airway epithelial hierarchy includes CFTR-expressing ionocytes

原文链接：A single-cell atlas of the airway epithelium reveals the CFTR-rich pulmonary ionocyte

这两支团队最初的出发点是一致的——他们想利用先进的“单细胞测序技术”，在呼吸道中分析数万个不同细胞的基因表达情况。通过对不同细胞的基因表达模式进行归纳与比对，我们能够了解呼吸道中不同细胞的组成与分布状况，这些信息对疾病研究大有裨益。

在分析中，科学家们根据基因表达情况，意外地找到了一类全新的细胞。与其他细胞相比，它们的CFTR基因表达水平显著更高。在荧光显微镜下，人们首次一睹此类细胞的真容。它们看起来很像是青蛙皮肤表面的离子细胞（ionocytes）。因此，研究人员们也简单地将它们称为“肺部离子细胞”（pulmonary ionocytes）。

▲荧光显微镜下的肺部离子细胞（橙色）（图片来源：Montoro et al./Nature 2018）

“通过单细胞测序技术，以及将细胞进行对比的努力，我们发现了之前不知道的细胞，”这两篇论文中的一位通讯作者Aviv Regev教授说道：“尽管我们对呼吸系统的研究已经有了好几十年，但这些细胞非常罕见，一直没有被注意到。”

我们知道，呼吸道里经常会有黏液产生，呼吸道里的细胞也会不断将这些黏液清除出去。通过实时成像技术，研究人员们发现这些肺部离子细胞可能参与了这个过程。

▲研究人员们认为肺部离子细胞参与了黏液的清除（图片来源：Daniel Montoro, Hui Min Leung, Vladimir Vinarsky）

但更关键的是，这些细胞表达的CFTR基因吸引了科学家们的注意。早在上世纪80年代，人们就发现了这个基因编码的蛋白质能够参与氯离子在细胞膜两侧的转运。如果这个基因发生突变，就会在肺部、胰腺、以及其他器官导致黏液积累。在肺部，这会引起频繁的呼吸道感染，引发一系列和囊性纤维化有关的症状。而囊性纤维化是一种严重的多器官疾病，影响了全球的70000多人。

先前，人们以为CFTR基因在呼吸道中常见的纤毛细胞里表达，但这项研究则推翻了这一假设。后续研究表明，呼吸道中的绝大部分CFTR蛋白在这些肺部离子细胞里表达，而它们只占所有细胞的1%。

▲这些新细胞所占的比例极低（图片来源：Montoro et al./Nature 2018）

进一步研究则发现，在小鼠模型中，倘若干扰这类细胞中的关键通路，就会引起囊性纤维化的典型症状。这一发现表明了此类细胞在疾病发病中的重要角色，也有望让未来的基因疗法有的放矢，更为精准。

“当研究人员们研发治愈囊性纤维化的新疗法时，知道只需要针对1%的细胞，能带来很多好处，”另一名通讯作者Allon Klein教授说道：“它能改善现有疗法，或是协助开发新的疗法。”

“囊性纤维化是一种被研究得很透彻的疾病，但我们才发现一种全新的生物学机制，有望让我们用全新的方法去解决这个疾病，”通讯作者之一Jayaraj Rajagopal教授补充道：“如今，我们已经有了一个描述肺部疾病的新框架。”

参考资料：

New lung cell type discovered

Cystic fibrosis cure may be found in newly identified cell type