Ландшафт клеток разных видов построен на уровне отдельных клеток

Благодаря высокопроизводительному секвенированию РНК отдельных клеток (scRNA-seq) стало возможным построение транскриптомных атласов на уровне организма. Однако большинство таких исследований ограничено одним видом или периодом, что не позволяет проводить всестороннее сравнение между разными видами и тканями.

Исследовательская группа под руководством доцента Хань Сяопина и профессора Го Гоцзи из Медицинской школы Чжэцзянского университета использовала технологию Microwell-seq для анализа более 2.6 миллионов отдельных клеток мышей, рыбок данио и дрозофилы на разных этапах жизни. На основе этих данных был построен кросс-видовой клеточный ландшафт и исследованы общие пути изменений на протяжении жизни. Результаты опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.

Основные выводы:

• В мышах, рыбках данио и дрозофиле обнаружена тенденция изменения типов клеток и генов с развитием и старением.
• Доля иммунных клеток постепенно увеличивалась с возрастом у всех трёх видов.
• У мышей с возрастом снижалась доля T-клеток и увеличивалась доля B-клеток; воспалительный ответ тканей также усиливался.
• Траектории экспрессии генов показали схожие тенденции на протяжении жизненного цикла: иммунные реакции активировались, а пути, связанные с митохондриальным метаболизмом, подавлялись.
• Анализ регуляции транскрипционных факторов показал, что некоторые клеточные линии регулируются схожими семействами генов у разных видов.
• Кросс-видовой анализ у мышей, крыс, рыбок данио, дрозофилы и Nematostella продемонстрировал, что иммунные реакции и митохондриальные функции — два важных сигнальных пути в процессе старения.
• Были идентифицированы транскрипционные факторы, которые могут участвовать в иммунитете, метаболизме липидов и энергии и играть регуляторную роль в процессе старения у нескольких видов.

Эксперимент с лекарством:

При лечении двухлетних мышей одобренным FDA препаратом пиоглитазон (PGZ) было обнаружено, что фенотип старения ослабевал. Это показало, что митохондриальный метаболизм и воспаление при старении могут быть взаимосвязаны через внутренние регуляторные сети, а лечение PGZ может эффективно модулировать окислительный и воспалительный статус, клеточное старение и метаболизм липидов.

Это исследование может стать ценным ресурсом для изучения развития клеточных линий, созревания и старения.