已经有相关研究报道了小鼠胚胎和成年器官的单细胞转录谱，揭示了器官发生的景观和器官中的细胞异质性。最近一项利用来自不同供体的多个器官对主要人类细胞类型进行的研究揭示了哺乳动物细胞中胎儿到成人细胞类型转换和遗传保护的遗传调节。

然而，目前尚缺乏一个横跨多个器官的正常成人的单细胞转录谱。以往对人类样本进行的scRNA-seq研究大多局限于少数具有疾病状况的特定器官，他们没有试图描述同一个体中多个器官之间的异质性和联系。

基于此，中山大学附属第一医院器官移植科郭志勇副教授带领团队对来自一个成人供体的15个组织器官的84363个细胞进行单细胞转录，并生成成人细胞图谱。该项研究以“Single-cell transcriptome profiling of an adult human cell atlas of 15 major organs”为题，在线发表在Genome Biology杂志上。

发表在Genome Biology杂志上

研究方法和结论

器官组织收集、组织解离和细胞纯化、cDNA文库制备、单细胞RNA测序数据处理、细胞聚类，双重鉴定和差异基因表达分析、鉴定和去除具有潜在污染的高度转录基因、轨迹分析、TCR和BCR分析、呈递抗原评分、基因本体论途径富集分析、细胞相互作用分析

1、15个器官样本单细胞RNA测序的全局视图

该研究团队鉴定了91393个细胞，获得了每个细胞的66225个测序读取对和每个器官的6093个细胞的平均测序读取对，中位数基因和UMI的测序深度是最近研究的2.4倍和3.5倍。在聚类分析中合并了所有84363个细胞，并在15个器官中确定了43个聚类，来自不同器官（超过7个器官）的细胞紧密聚集，主要细胞类型包括T、B、血浆、内皮细胞和平滑肌细胞，以及成纤维细胞、巨噬细胞和单核细胞。最终确定了几种主要细胞类型（T细胞、B细胞、成纤维细胞、髓细胞和内皮细胞）的多个簇，反映了它们的异质转录谱。

15个器官样本单细胞RNA测序的全局视图

2、发育状态下T细胞的异质性与体内克隆性

该研究团队在大多数器官组织的免疫细胞中发现了总共20034个T细胞，包括1472个γδ和18292个αβT细胞。与CD4+T细胞相比，CD8+的TCR克隆型在组织中的共享更为密集和广泛，CD8+T细胞的迁移和扩增能力高于CD4+T细胞，但多样性较低。多种TFs的组合调节T细胞的发育以维持CD4+和CD8+T细胞的异质状态，不同的T细胞通过克隆性扩张和转化在人体内广泛分布。

发育状态下T细胞的异质性与体内克隆性

3、B细胞和浆细胞的异质性

该研究团队通过聚类分析显示11个器官样本的10100个B细胞和浆细胞中有14个不同的细胞簇，包括9个B（CD20）和6个浆细胞（SDC1）簇。与其他B细胞群和浆细胞群相比，TCL1A在两个具有不同基因表达谱的原始B细胞群中显著表达，即来自淋巴结的TCL1A\u-naive\u B和来自多个组织的TCL1A\u-naive\u B，TCL1A仅在不表达CD27的B细胞簇中表达，并与CD27转录显著负相关。尽管浆细胞来源于B细胞，但B细胞和浆细胞具有不同的生物学功能。

B细胞和浆细胞的异质性

4、骨髓细胞的异质性

该研究团队从15个器官组织中获得5587个髓样细胞，这些细胞被分成18个不同的簇，鉴定了7个单核细胞簇、8个巨噬细胞簇和3个树突状细胞（DC）簇。该研究团队观察到，除了典型的单核细胞，中间的、非经典的单核细胞和巨噬细胞中多种特征性差的TFs高度激活。该研究团队还观察到骨髓细胞簇的簇特异性TFs。独特的TFs组合有助于塑造正常人体髓样细胞的不同状态。

骨髓细胞的异质性

5、组织内和组织间上皮细胞的相似性和异质性

该研究团队从9个受试器官组织中获得了总共17436个上皮细胞，分为34个簇，显示了350个特征基因的不同表达谱，其中大多数仅在一个簇中表达。该研究团队还在皮肤（CEBPA、HES1、GATA3和ATF3）、小肠上皮细胞、凝灰岩细胞（MTA3、POU2F1和POU2F3）、吸收细胞和干细胞（ASCL2）中观察到一些簇特异性TF。TFs可能有助于跨组织上皮细胞的异质性，并且来自具有类似功能的组织的上皮细胞可能共享类似的TFs激活模式。

组织内和组织间上皮细胞的相似性和异质性

6、组织内部和组织之间复杂而广泛的细胞间通讯网络

该研究团队发现骨髓细胞是最活跃的细胞类型，在髓样细胞和上皮细胞之间观察到了常见的相互作用，其中最常见的配体-受体对HBEGF\ U CD44。在基质细胞（成纤维细胞、FibSmo和平滑肌细胞）和CD8+T细胞之间观察到最常见的相互作用的趋化因子和受体对CXCL12\U CXCR4，表明这些基质细胞对T细胞迁移到组织中的趋化吸引力潜力。

组织内部和组织之间复杂而广泛的细胞间通讯网络

小结

该研究团队通过分析来自一个研究同意的供体的15个器官的84000多个细胞的单细胞转录组，产生了一个AHCA。AHCA揭示了人体主要器官中细胞的异质性，包括250多种细胞亚型。对AHCA的全面分析使该研究团队能够描绘主要细胞类型的发育轨迹，并识别新的细胞类型、调节因子和关键的分子事件，它们可能在维持人体内环境平衡或其他发展为人类疾病方面发挥重要作用。