三个主要联盟被认为是细胞图谱工作的全球先进联盟：人类生物分子图谱计划(HuBMAP)，人类肿瘤图谱网络(HTAN)和人类细胞图谱(HCA)。每个联盟都专注于与他们的图谱工作相关的具体目标。
 

 

HuBMAP是一个开发开源分析技术和计算工具的组织，能够生成3D组织图谱并构建人体所有细胞之间功能关系的图谱。HTAN是一项旨在构建人类癌症从癌前病变演变为晚期疾病的细胞、形态学和分子特征的3D图谱计划。它们旨在定义人类癌症整个生命周期中的关键过程和事件，例如恶性病变向恶性肿瘤的转变，恶性肿瘤向转移性癌症的进展，肿瘤对治疗的反应以及治疗耐药性的发展。HCA是一个国际研究小组，通过使用新技术的组合来创建具有人体中每种细胞类型的位置、功能和特征的细胞参考图。
 

| 创建器官图谱如同公路旅行 |

构建器官图谱是一项重要而又困难的工作。器官图谱旨在对人体所有细胞类型和子类型进行分类，同时绘制它们的位置、结构和功能。这个过程有点像一次非常非常长的公路旅行。你必须仔细规划路线，考虑沿途会有哪些进站点，谁会和你一起坐车，决定开什么车。下面列出了在决定如何开始时需要考虑的6个关键因素，可能出现的挑战以及创建细胞图谱未来可能的样子。
 

 

01 | 图谱的复杂性

为了画出一幅准确地代表现实世界的地图，人们付出的努力真的令人难以置信，而且从人类会画画开始，这种努力就可能一直进行下去。下次看地图的时候，花点时间想想地图上的所有东西，比如地图上的海拔、水路、道路、森林、小径、城市、建筑等等。

绘制的概念可以应用到我们的身体上。在高层次上，我们可以绘制出外表，但是当我们放大时，就会增加复杂程度。人体是由79个器官组成（至少我们已知的），每个器官代表一组组织，形成执行特定功能的专门单元。我们的器官是由各种类型的细胞组成，这些细胞也可以进一步细分为不同亚群，这些细胞类型在各自的功能上非常不同，包括上皮细胞、基质细胞、神经细胞和免疫细胞等。

02 | 地图在变化

河流弯曲，湖泊干涸，城市建设，新道路铺设，当这些事情发生时，我们必须更新我们的地图。人类的身体并没有太大的不同。我们身体的组成因年龄、疾病和性别而不同。必须为不同的人群创建不同的图谱。

Elizabeth Neumann等人今年发表的一项题为“使用CODEX的人类肾脏超多重免疫荧光分析“的研究深入探讨了绘制健康和患病肾脏的差异。该研究的重点是围绕肾脏图谱绘制工作，它比较了健康人和糖尿病肾病患者的细胞多样性，使用超高参数成像技术与PhenoCycle仪器。Akoya的PhenoCycler技术(之前称为CODEX)通过使用抗体偶联专有的独特寡核苷酸序列组成条形码，PhenoCycler分析针对特定的条形码与染料标记的报告子(互补的寡核苷酸序列条形码)，进行高度特异性的检测。在组织用整个PhenoCycler抗体组合进行一步染色后，每个循环增加3个报告子，每次显示3个标记。在每一次循环后，轻轻地去掉报告子，循环重复，直到在组织中显示出抗体组合的所有标记。这种方法特别适用于在整个器官组织的各种结构中定位不同的细胞类型。作者发现，糖尿病神经病变患者存在细胞邻域的大量重组。这些发现是一个关键指标，表明每个器官不仅需要一张图，还需要图集。
 

03 | 从小目标开始

基于以上两点，把目光放在更小的目标上是很重要的，因为事情很快就可能会失去控制。器官很大意味着有很多很多的细胞，也意味着有很多很多的功能。

以结肠为例，结肠是一个非常复杂的器官，参与消化，吸收营养，免疫监控，平衡我们的微生物群，促进整体健康。存在于结肠内的细胞包括免疫细胞、上皮细胞、基质细胞和神经细胞，每一种细胞都可以进一步细分为特定类别。在John Hickey等人的一项名为“高分辨率单细胞图谱揭示了人类肠道不同区域的不同细胞组织和功能”的研究中，作者使用PhenoCycler技术绘制肠道的不同部分。分析了肠道的八个区域，其中包括细胞的空间坐标、细胞类型、空间相互作用和关系以及整体功能的数据。作者进行了多细胞邻域和层次结构分析。通过这项研究，作者展示了小肠广泛的细胞复杂性，包括可观的上皮异质性和新的分泌细胞亚型。他们还指出，肠的不同区域有不同的细胞组成，细胞被组织成不同的邻域，形成社区。研究一个单独的器官或一个器官的区域在开始时似乎是一个小任务，但一旦研究开始，做好有新发现、发现新的相互作用，并发现器官的组织可能比预期更复杂的准备。
 

 

04 | 做好长期的准备

绘制项目需要很长时间才能完成。还记得人类基因组计划吗?该项目是一项国际合作的成果，旨在确定构成整个人类DNA的碱基对，并绘制和测序整个人类基因组的所有物理和功能基因。该项目始于1984年，于2003年4月宣布“完成”。该项目涉及全球20个机构、公司和实验室，包括基因组学科学家、生物信息学家和计算机科学家在内的多学科努力。“完成”测序花了十几年的时间。

可以争辩说，如果我们今天再做一次同样的项目，由于计算和仪器等方面的进步，它会进展得更快，但把完成加引号的原因是，这十几年的跨度实际上只包括了大约92%的人类基因组(具体地说，是常染色质区)，而不包括异染色质区。直到2022年4月，99%的区域被测序。所以，当我们说要做好长期准备时，是非常认真的。会有技术限制让我们慢下来，随着时间的推移，这些障碍最终会被跨越，但另一个问题是，随着技术的进步，我们会发现更多不知道的东西。我们可能会回到绘图板上，并找出需要对现有图谱进行调整的地方。
 

05 | 选择副驾驶

前面我们提到的细胞图谱工作的三个主要联盟：人类生物分子图谱计划(HuBMAP)，人类肿瘤图谱网络(HTAN)和人类细胞图谱(HCA)。每个联盟都有自己专注的目标。你可以选择与哪个联盟合作，它与你的研究兴趣最相关以及最有助于解决所面临的挑战。
 

06 | 明智地选择旅行方式

当我们说“旅行方法”时，指的是所选择绘制的感兴趣器官的技术。就像在第三点和第四点解释的那样，器官绘制是一个漫长而复杂的过程，需要通过多种方法实现。

免疫组化(IHC)被普遍认为是标记组织内细胞类型和结构的金标准，因为它具有很高的特异性，可以提供蛋白和生物化学通路。荧光标记的抗体因为其低背景信号，也常用于高信噪比成像。然而，由于荧光团之间的光谱重叠，荧光实验仅限于有限的几个生物标志物(低参数)。为了将参数增加到20-60个靶标，我们可以使用循环多重免疫荧光(mIF)，Akoya 公司的PhenCycler-Fusion 技术针对具有染料标记报告子（互补寡核苷酸序列的条形码）的特定条形码抗体进行高度特异性检测，即使是在超过 100 个生物标志物的成像中依然能保持组织完整性。PhenoCycler可以在更大的组织(在mm2量级)上提供超高靶标成像数据，这使得该技术特别适合探索大型复杂器官的细胞异质性。
 

更多资讯请关注“云准科技”公众号

关于云准

ABOUT US

云准医药科技（上海）有限公司（以下简称：云准）英文名：AccuraMed，用精准和医药相结合。云准成立于2016年，是一家专注于组织生物学标记物检测分析、肿瘤创新药物靶点发现及临床病理免疫诊疗检测方案开发的高科技公司。针对当前热点的肿瘤免疫相关研究致力于为客户提供先进的肿瘤组织免疫微环境分析解决方案。目前我们公司代理Akoya的产品（PhenoCycler平台和PhenoImager平台），并基于此可以提供肿瘤免疫微环境检测相关技术服务。此外云准科技还可以为您提供单细胞+空间多组学技术服务，全方位解析生命的奥秘。云准科技拥有显微切割平台及Thunder活细胞成像平台，为您提供专业的显微切割和Thunder活细胞成像服务。此外我们公司还有配备了3i显微镜成像系统，可以为您提供Marianas LightSheet 成像技术服务和Cleared Tissue LightSheet组织透明化成像服务。此外我们还引进了Agena核酸质谱进行基因分型的检测服务。未来，云准将以创新为驱动力，继续对产品进行深度整合与开发，推动肿瘤免疫、创新免疫疗法和病理诊断技术的突破性发展，必将为肿瘤的诊断和治疗带来革命性变化。