構(gòu)建生物學(xué)谷歌地圖：人類細(xì)胞圖譜徹底改變了醫(yī)學(xué)！
小楊 / 2024-12-04 09:32:37
百歐博偉生物：人類細(xì)胞圖譜（HCA）聯(lián)盟發(fā)表40多篇論文，揭示細(xì)胞發(fā)育、疾病機(jī)制等見解，增強(qiáng)對(duì)人體理解。HCA正創(chuàng)建人類細(xì)胞綜合參考圖，包括基因、地理等差異。人工智能助力研究，為疾病治療提供新認(rèn)識(shí)和資源。
來自人類細(xì)胞圖譜的新研究提供了對(duì)細(xì)胞發(fā)育、疾病機(jī)制和遺傳影響的見解，增強(qiáng)了我們對(duì)人類生物學(xué)和健康的理解。
人類細(xì)胞圖譜（HCA）聯(lián)盟在更好地了解人體細(xì)胞在健康和疾病方面的使命方面取得了重大進(jìn)展，最近在《自然》和其他《自然》組合期刊上發(fā)表了40多篇同行評(píng)議論文。
該系列展示了一系列大規(guī)模數(shù)據(jù)集、人工智能算法和來自HCA的生物醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)正在增強(qiáng)我們對(duì)人體的理解。這些研究揭示了胎盤和骨骼如何形成、大腦成熟過程中的變化、新的腸道和血管細(xì)胞狀態(tài)、肺部對(duì)COVID-19的反應(yīng)以及遺傳變異對(duì)疾病的影響等方面的見解。
由世界各地的研究人員貢獻(xiàn)，文集中的論文是大規(guī)模構(gòu)建細(xì)胞圖譜的基本工具和示例。總的來說，它們表明了HCA致力于捕捉人類多樣性的全譜，包括基因、地理、年齡和性別差異。
人類細(xì)胞綜合制圖
HCA正在開發(fā)和使用單細(xì)胞和空間基因組學(xué)的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算方法，以創(chuàng)建所有人類細(xì)胞（生命的基本單位）的綜合參考圖，作為了解人類健康和診斷、監(jiān)測和治療疾病的基礎(chǔ)。迄今為止，來自100多個(gè)國家的3600多名HCA成員共同努力，對(duì)來自1萬多人的1億個(gè)細(xì)胞進(jìn)行了分析。研究人員目前正在努力組裝人類細(xì)胞圖譜的初稿，最終將包括所有器官和組織中多達(dá)數(shù)十億的細(xì)胞。
來自HCA收藏的新見解
《自然》雜志的研究作品集展示了HCA使命在三個(gè)方面的重大進(jìn)展：繪制成人個(gè)體組織或器官的圖譜，繪制發(fā)育中的人體組織的圖譜，以及開發(fā)突破性的新分析方法，包括基于人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)的方法。參與研究的研究人員是HCA 18個(gè)生物網(wǎng)絡(luò)的成員，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)都專注于一個(gè)特定的器官、組織或系統(tǒng)。
HCA的基本目標(biāo)和成就
人類細(xì)胞圖譜的創(chuàng)始聯(lián)合主席、現(xiàn)任職于劍橋干細(xì)胞研究所的Sarah Teichmann教授說：“人類細(xì)胞圖譜是一項(xiàng)全球倡議，它已經(jīng)改變了我們對(duì)人類健康的理解。通過創(chuàng)建健康人體的綜合參考地圖 —— 一種細(xì)胞生物學(xué)的“谷歌地圖” —— 它為檢測和理解健康和疾病背后的變化建立了一個(gè)基準(zhǔn)。這種對(duì)組織內(nèi)特定基因、機(jī)制和細(xì)胞類型的新認(rèn)識(shí)為更精確的診斷、創(chuàng)新的藥物發(fā)現(xiàn)和先進(jìn)的再生醫(yī)學(xué)方法奠定了基礎(chǔ)。”
增進(jìn)我們對(duì)人類生物學(xué)的了解
目前在基因泰克工作的HCA創(chuàng)始聯(lián)合主席Aviv Regev博士說：“對(duì)于HCA社區(qū)來說，這是一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，因?yàn)槲覀冋鴮?shí)現(xiàn)人類細(xì)胞圖譜的初稿邁進(jìn)。本研究集展示了自2017年《HCA白皮書》發(fā)表以來從生物學(xué)到人工智能取得的重大進(jìn)展，現(xiàn)在這些進(jìn)展提供了許多生物學(xué)和臨床見解。這種大規(guī)模的、社區(qū)驅(qū)動(dòng)的、具有全球代表性的、經(jīng)過嚴(yán)格策劃的地圖集將不斷發(fā)展，并繼續(xù)向所有人開放，以促進(jìn)我們對(duì)人體健康和疾病治療的理解。”
對(duì)人體組織和疾病的詳細(xì)見解
該合集中的幾項(xiàng)研究提供了對(duì)特定組織和器官的詳細(xì)分析，并揭示了對(duì)理解疾病很重要的新的生物學(xué)發(fā)現(xiàn)。例如，來自健康和病變組織的人類腸道細(xì)胞圖譜，確定了一種可能參與腸道炎癥的腸道細(xì)胞類型，為調(diào)查和最終治療潰瘍性結(jié)腸炎和克羅恩病等疾病提供了寶貴的資源。
發(fā)育生物學(xué)和遺傳學(xué)見解
新的論文集還包括人體組織在發(fā)育過程中的新地圖。其中包括第一張人類骨骼發(fā)育圖，揭示了骨骼是如何形成的，揭示了關(guān)節(jié)炎的起源，并確定了與骨骼狀況有關(guān)的細(xì)胞。另一項(xiàng)研究描述了妊娠早期胎盤的多組學(xué)圖譜，包括對(duì)控制胎盤發(fā)育和功能為胚胎提供營養(yǎng)和保護(hù)的遺傳程序的見解。這些和其他發(fā)育生物學(xué)研究增加了我們?cè)跁r(shí)間和空間上對(duì)健康發(fā)展的基本理解，并為創(chuàng)造治療方法提供了藍(lán)圖和資源，因?yàn)樵S多疾病起源于人類的發(fā)展。
人工智能革新細(xì)胞生物學(xué)研究
就像人工智能徹底改變了人類快速處理文本的能力一樣，它現(xiàn)在也在幫助科學(xué)家在細(xì)胞水平及更高水平上對(duì)生物學(xué)有更深入、更全面的了解。該集合引入了新的人工智能方法，以更好地理解和分類細(xì)胞類型，并在這個(gè)巨大的地圖中搜索細(xì)胞。例如，相似性使研究人員能夠比較單細(xì)胞數(shù)據(jù)集，以識(shí)別不同組織和環(huán)境中的相似細(xì)胞類型，類似于“反向圖像搜索”如何搜索照片。其他研究團(tuán)隊(duì)解決了長期存在的挑戰(zhàn)，例如根據(jù)細(xì)胞的屬性將細(xì)胞分類為等級(jí)組，稱為細(xì)胞注釋。
結(jié)論：HCA收集的影響
世界衛(wèi)生組織首席科學(xué)家Jeremy Farrar博士說：“來自國際人類細(xì)胞圖譜社區(qū)的這一具有里程碑意義的論文集，強(qiáng)調(diào)了繪制每一種人類細(xì)胞以及它們?nèi)绾坞S著我們的成長和衰老而變化的巨大進(jìn)步。從這些發(fā)現(xiàn)中產(chǎn)生的見解已經(jīng)重塑了我們對(duì)健康和疾病的理解，為將影響全世界生活的變革性健康益處鋪平了道路。”
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