単一細胞レベルでのヒト細胞全体像の構築

 単一細胞レベルでのヒト細胞全体像の構築に関する研究(Han et al., 2020)が公表されました。1人のヒトの体を構成する細胞は、それぞれ同じ基本的遺伝情報を持っていますが、発現する遺伝子は細胞によって大きく異なり、細胞の機能は、その細胞で発現する遺伝子により決まります。単一細胞解析は、複雑な系において細胞の不均一性を解き明かす上で有用なツールです。人体の全体について単一細胞の遺伝子発現を示したマップがあれば、これらの細胞の機能と細胞活性に影響する因子を理解する上で役立ちます。しかし、こうしたアトラスは、数種類の動物とヒトの一部の組織種について作成されていますが、包括的な単一細胞アトラスは、ヒトについてはまだ作製されていません。

 この研究は、成人と胎児の両方の組織を含むヒトの組織種(60種)について、中国の漢人のドナーから集めた50万点以上の単一細胞の単一細胞mRNA塩基配列解読を行なうことで、ヒトの全ての主要器官の細胞タイプの組成を決定し、ヒト細胞全体像(HCL)の地図を構築しました。このようなデータにより、異なる臓器を構成する細胞種の比較解析が可能となり、発生段階において個別細胞の遺伝子発現がどのように異なっているのか、解明するための手掛かりが得られました。

 得られた全体像からは、特性解析が進んでいなかった多くの組織において単一細胞の階層性が明らかになりました。この研究は、ヒト細胞アイデンティティーの定義に役立つ「単一細胞HCL解析」パイプラインを樹立し、ヒトとマウスの全体像について、両者で保存された遺伝学的ネットワークを特定するために単一細胞の比較解析を行ないました。その結果、幹・前駆細胞のトランスクリプトームは非常に確率論的であるものの、分化した細胞ではより明確な違いが見られる、と明らかになりました。この結果は、ヒトの生物学的研究に有用な情報資源となります。以下は『ネイチャー』の日本語サイトからの引用(引用1および引用2)です。


生物学:人体の単一細胞マップ

 ヒトの全ての主要臓器の細胞種組成を示した論文が、Natureに掲載される。今回の研究では、中国漢民族のドナーから集めた50万点以上の単一細胞のRNAの配列解読が行われた。このデータは、ヒト細胞アトラスの完成を目指した国際的活動に寄与することが期待される。

 1人のヒトの体を構成する細胞は、それぞれ同じ基本的遺伝情報を持っているが、発現する遺伝子は細胞によって大きく異なっている。細胞の機能は、その細胞で発現する遺伝子によって決まる。人体の全体について単一細胞の遺伝子発現を示したマップがあれば、これらの細胞の機能と細胞活性に影響する因子を理解する上で役立つ。こうしたアトラスは、数種類の動物とヒトの一部の組織種について作成されているが、ヒトの単一細胞遺伝子発現と細胞種の包括的な全体像を記述したものはない。

 今回、Guoji Guoたちの研究チームは、成人と胎児の両方の組織を含むヒトの組織種(60種)について、単一細胞RNA塩基配列解読データを生成した。このようなデータにより、異なる臓器を構成する細胞種を比較解析することができ、発生段階において個別細胞の遺伝子発現がどのように異なっているのかを解明するための手掛かりが得られた。Guoたちは、このデータをマウスの臓器から作成された同種のデータセットと比較し、保存された遺伝子発現パターンを突き止めた。Guoたちは、各組織の細胞の標本サイズが小さいため、今回の研究には限界があると指摘する一方で、ヒトに関してこれまでに報告された細胞種のレパートリーの中で最も包括的なものが得られたという見解を示している。


生物工学:単一細胞レベルでのヒト細胞全体像の構築

生物工学:ヒトの全身の単一細胞地図

 近年の単一細胞RNA塩基配列解読技術の発展によって、組織内での遺伝子発現を単一細胞分解能で研究する道が開かれた。こうした研究は、主にマウスの組織に対して行われ、組織の発生や機能の複雑性について優れた知見をもたらしてきた。最近では、それらの知見をヒトに置き換える取り組みが進められている。G Guoたちは今回、胎児と成人の両方の組織試料に基づく、ヒトの全ての主要器官を網羅した単一細胞RNA塩基配列解読データセットを提供している。彼らはこのデータセットを用いて、ヒトの体の細胞不均一性を明らかにし、マウスで作製された類似のデータセットとの比較を行った。今回の研究は、器官間の細胞タイプについて他に類を見ない比較解析を可能にするとともに、さまざまな分野の研究において有用な情報資源となるだろう。



参考文献:
Han X. et al.(2020): Construction of a human cell landscape at single-cell level. Nature, 581, 7808, 303–309.
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2157-4

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