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Nature|首个活体健康人肝脏空间图谱:揭示人鼠核心差异

发布时间:2026-05-09

背景图案介召

构造 人们团体的DNA形容图谱常受到限制于卫生样板的获取一个。之前的探析多适用脑死亡视频捐献器官者或患病切去团体旁的"紧邻通常"团体,但等样板有着血管痉挛、产生失调或患病微条件打扰等困难。

2026年4月,国际顶级期刊《Nature》发表了题为“A spatial atlas of the healthy human liver from live donors”的突破性研究,该研究通过余地转录组学(Visium、Visium HD、MERFISH和PhenoCycler 成像)与单组织核RNA测序(snRNA-seq)的深度整合,系统揭示了活体健康人肝的空间表达蓝图,并发现人类肝脏中央区功能相较于小鼠及其他哺乳动物存在明显差异。本研究为健康人类肝脏提供了空间基因表达参考框架,并深入揭示了早期脂肪变性过程中肝细胞的变化机制。

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三维空间转录组学

证明活体健康的供肝的有趣转录组有特点

研究团队首先通过Visium前景转录组学系统解析了16例肝脏样本的转录组特征,包括8例活体健康供肝(LHD)和8例病理旁"邻近正常"组织。在44,243个高质量spots中,研究发现活体健康供肝与邻近正常组织在伪批量表达谱上明显分离:健康供肝高表达肝细胞功能基因,包括尿素循环酶(ASS1)、药物代谢酶(CYP2E1)和糖异生基因(PCK2);而邻近正常组织则高表达免疫相关基因(S100A8、S100A9)和应激基因。线性混合回归模型显示,"样例类型、"是dna表达出进化的最主要驱动器主观因素,其效应超过年龄、性别和组织学评分。这一发现警示:传统病理旁"正常"组织可能存在系统性偏差,活体健康供肝才是建立真正健康参考标准的理想选择。

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图1 人类文明和蒲乳期动物界肝或其他排毒器官的的空间表答图谱

Visium HD & MERFISH

构建肝小叶门静脉注射

中央政府门静脉轴的细致分离图谱

利用CYP2E1等标志基因构建分区指数,研究团队将肝小叶划分为15个层次分。在1,724个肝细胞特异性基因中,1,14个(66%)行为出可观的磁盘分区之间的关系。中央静脉区富集外源物质代谢(CYP2E1)、胆汁酸合成(CYP27A1)和脂质合成(FASN)基因;而门静脉区则高表达免疫相关基因(CRP、SAA1)和经典糖异生基因(PCK1)。的提升性出现:人类特有的线粒体糖异生基因PCK2和葡萄糖转运蛋白GLUT2(SLC2A2)均呈中央静脉区富集,直观挑战模式了常用我认为糖异生限于门冠状动脉区的立场。Visium HD与Visium数据验证这些分区模式(Spearman R=0.70,P<10⁻³⁰),MERFISH在500个基因上进一步独立验证了分区模式。

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图2 肝肿瘤细胞什么是基因表达爱系统分割

跨种类发展空间转录组学

反映人肝系统分割状态的种类非特异聊天

研究团队生成小鼠(n=6)、野猪(n=2)、家猪(n=3)和牛(n=2)的空间转录组数据,进行系统比较。主要结论:人与小鼠的分区偏倚相关性较低(R=0.15,P=5.18×10⁻²⁵),存在大规模功能偏移。人类中央静脉区显著富集尿素循环酶(OTC、ASL、NAGS)、脂肪酸合成酶(FASN)及转录因子HNF4A(在小鼠中为门静脉区富集),而这些功能基因在小鼠中多呈门静脉区富集。更意外的是,与猪、牛等大型哺乳动物相比,人肝中央静脉区功能多样性仍显著更高。虽然WNT警报环路的系统分割模型在一切植物外来物种中单纯,但我们人类地方区基本功能的特有移位可以由分解率、生长激素梯度方向等植物外来物种特异形环境因素控制,提示小鼠模型在研究人肝脏代谢疾病时可能存在系统性局限。

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图3 辅乳软体动物间鲜明和各自的分离状态

snRNA-seq & Visium HD

讲解非其实人体细胞的环境系统盘及互作无线网络

通过snRNA-seq(67,000+个神经细胞结构)结合Visium HD空间定位,研究团队构建了成纤维细胞、Kupffer细胞、肝窦内皮细胞等非实质细胞的分区图谱。与小鼠多种,人肝Kupffer体细胞呈军委区生物富集,可能与其清除高代谢活性中央区死亡肝细胞的功能相关。进一步分析发现多个分区特异性配体-受体互作对:中央区LSECs来源的WNT2与肝细胞FZD5及成纤维细胞FZD1受体互作;成纤维细胞和LSECs表达的RSPO3与肝细胞LGR5和LGR4受体共分区。这些结果为理解肝内分区特异性信号通讯提供了重要资源。

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图4 肾脏器官非实质性组织细胞的区分

器机了解&两组学整和

蕴含前期脂质变形中的线粒体代偿危险

在表现为轻度脂肪变性(<20%)的健康供肝中,MASLD 脂质积累起始于中央静脉区。研究团队利用电脑学校对H&E图面实现分辩率级脂滴一定量,将中央静脉区spots按脂质含量分为5个梯度。结果显示:随着脂质增加,脂质摄取/合成基因(SLC27A3、DGAT1)下调,而β-氧化(DIO1、HSD17B4)和脂质分泌(ABCB4)基因上调——提示肝细胞试图通过增强线粒体氧化能力限制脂质堆积。关键提示:核编码线粒体蛋白基因(如NDUFA9、NDUFS4、NDUFS8)表达下降,而线粒体自身编码的RNA(MT-ND1、MT-ND4L)却代偿性上升。这种核-线粒体基因表达失衡可能是未来脂毒性的潜在机制之一,为MASLD(代谢相关脂肪性肝病)早期干预提供了全新靶点。

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图5 乳酸性质发生变动肝细胞核染色体展示的动态化变动

拜谱总结

本研发取得胜利搭配了从"子样本收集→地方图谱→跨外来物种较好→组织互作→急病缘由"的详尽研究分析小链,使用多个学技术工艺网站了"更健康保健差表能作方面的问题旁组织安排重复使用"的传统的的认知,头次制定活体更健康保健供肝身为"团伙参考选取的标准"的核心内容战略地位,为表述肝胀划分用途的种群特喜欢的人具备了范式。拜谱海洋生物发布世界几组学研究服务管理,全记录"范围异质性-组织细胞互作-病机理"相关研发的基本点供给,确保两组学监测、纵深重叠:地方转录组(Visium/Visium HD)、单神经元测序(scRNA-seq/snRNA-seq)、靶点基础代谢组及蛋清组学的全程序流程步骤来解决设计,可以提供从加测到探讨的全程序流程步骤的服务,助推生物学探索步入新阶段性。欢迎大家资询!

分类期刊论文

Yakubovsky O, et al. A spatial atlas of the healthy human liver from live donors, Nature (2026), //doi.org/10.1038/s41586-026-10377-y
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