浙江
人類心臟的發育需要不同組織區域在時間和空間上精確配合，可此前的研究大多只盯著單個細胞或者某一類細胞，對于多細胞群落如何組織以及它們怎么協同工作還缺少清楚的認識。2026年6月24日，中國醫學科學院阜外醫院聶宇教授團隊在《Nature Communications》上發表了研究論文，他們用10× Visium空間轉錄組技術分析了8到15孕周的人類胚胎心臟，總共做了30張切片，拿到了6萬多個空間點的轉錄組數據，構建了一個覆蓋多個發育階段的時空圖譜。 中國醫學科學院阜外醫院聶宇/要澤昊、北京協和醫學院陳厚早、北京大學徐成冉是共同通訊作者。
研究團隊把每一個空間點看成一個小型細胞社區，里面大概有5到10個相鄰細胞。他們用聚類方法把這些點分成了10個主要的心臟區域，比如心室、心房、瓣膜、冠狀動脈、心外膜和心包等等。他們又拿已發表的單細胞數據做參考，用了幾種不同方法去驗證這些分區的細胞組成，發現每個分區里細胞類型跟預期的很吻合。心室區域高表達MYH7和COX6A2這些跟收縮和代謝有關的基因，心房區域則高表達MYH6和GJA5，這跟它們不同的結構和電生理特點是對應的。他們還看到冠狀動脈附近的區域高表達CLDN5和CLEC14A，瓣膜區域則高表達PENK和FMOD，這些基因分別跟血管內皮和細胞外基質相關。
在心室里面，研究團隊進一步細分出了8個亞群，包括左右心室的致密層和小梁層、還有乳頭肌和房室平面等結構。左心室致密層的斑點同時覆蓋了室間隔和左心室游離壁，這兩個地方的轉錄譜非常相似，只有少數基因有差異，比如HAND1在游離壁里更高一些。乳頭肌這個區域表達了很多ACTA1和MYL2，這兩種蛋白跟收縮有關，并且從乳頭肌根部到尖端，這些基因的表達是慢慢升高的，而NPPA和MYL7則逐漸降低。房室平面高表達ASPN和SPON1，富含細胞外基質和TGF-β信號，它還和乳頭肌一起被跟二尖瓣脫垂的遺傳風險聯系上了——研究團隊把空間數據和全基因組關聯數據結合起來，發現二尖瓣脫垂相關的遺傳信號最集中在這兩個區域，ALPK3這個基因在它們里面的特異性得分最高。
研究團隊還跟蹤了心室從心內膜到心外膜的轉錄變化。他們發現心內膜是一個中心起點，從這里出發，左右心室分別沿著兩個分支向外延伸，偽時間的變化和實際的組織深度基本吻合。沿著這個方向，基因表達是慢慢變化的，不是突然跳躍的。致密心肌富集了ATP代謝相關的基因，而小梁心肌則富集了TBX20和HAND1這些轉錄因子。他們還發現左右心室雖然起源不同，但它們的發育軌跡高度相似，只有少數幾個基因在不同時間點有差異。另外，他們還找到了一些轉錄因子沿著心內膜到心外膜的方向梯度上升，比如JARID2和IRF6。其中IRF6在心臟里之前沒人研究過，研究團隊做了體外實驗，發現過表達IRF6會讓小梁心肌的標志基因下降，致密心肌的標志基因上升，說明它可能在小梁向致密轉變的過程中發揮了作用。
隨著發育時間的推移，心室各區共享一套共同的成熟程序——收縮相關的基因和脂質代謝通路逐漸增強，而細胞周期和蛋白質翻譯相關的基因逐漸減弱，這表明心肌細胞正從增殖狀態轉向功能特化的狀態。在這套共享程序之上，不同區域還有各自的特色：房室平面額外表達了一些跟傳導系統和隔膜發育相關的基因，心內膜則特異地表達了PIEZO1和COL1A1等跟機械感知和細胞外基質相關的基因。在心房區，研究團隊也分出了8個亞群，其中房室管高表達RSPO3和BMP2，同時具備心內膜墊形成和傳導系統發育相關的功能，希氏束則處在一個慢傳導和快傳導之間的過渡狀態。
這項研究把空間轉錄組數據當作多細胞群落的快照來解讀，揭示了心室壁存在連續梯度式的轉錄變化，并且各個區域在發育中既有同步的成熟進程，又有局部的功能特化。這些發現為理解人類心臟的發育規律和先天性心臟病的起源提供了新的線索。
READING
BioPeers
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
