经济学人的文章，介绍了人类细胞图谱工作，这将识别和定位人体内的每一种细胞。

哪些东西被炒作，哪些东西仍然被忽视，往往取决于好的故事。

当人类基因组计划于1990年开始时，是一个简单的故事，讲得很好。从一开始，美国纳税人将掏钱来研究构成人类基因组中24种染色体的详尽地图（女性有23条，男性有一个额外的小家伙，携带男性的基因开关）。

美国欢迎其他国家加入，现在三分之一的工作是在英国完成的，由威康信托基金支付，并且将进行国际协调，以避免重复劳动。

但是，推动工作的是美国政府，预算以数十亿计美元计。

这是一个辉煌的成功，无论是科学还是美国的公关活动。当这事完成时，大多数自认为消息灵通的人都听说过它。事实上，记者们不再被编辑要求在每次提到DNA时必须解释。

然而，谁听说过人类细胞图谱？

很少吧，但是细胞图谱目标与基因组计划很相似，是要为人体的一系列组成部分制作一个详尽的地图，这次是细胞，而不是DNA。

正如今年在华盛顿特区举行的美国科学促进会（AAAS）会议所说的那样，这是一个与基因组计划一样具有重要医学意义的目标。

但是，人类细胞图谱的起点不高，组织分散，领导人不苟言笑，这意味着项目几乎一直外界被忽视。

基因组项目，是由一些男人领导的，他们往往在公众面前有很好的认知度，很受欢迎。与此相反，细胞图谱项目是由一对默默无闻的女性创立和管理的，莎拉·泰克曼（Sarah Teichmann）和阿维夫·雷格夫（Aviv Regev）。

她们的日常工作，分别是在英国剑桥附近的惠康桑格研究所和旧金山附近的生物制药公司Genentech，但也设法抽出时间来管理指导委员会，以保证图谱工作的进行。

她们与史蒂芬·奎克（Stephen Quake）一起，向出席会议的人介绍了这个项目迄今为止的进展情况，奎克是名为Tabula Sapiens的平行和协调项目的组织者，该项目是在加利福尼亚的陈·扎克伯格生物中心进行的，

你的身体包含了很多生命

一个普通的成年人身体，由37.2万个细胞组成。显然可以想象，没有任何一种技术能够将它们全部单独定位。但是，就像真正的地图集不会显示每一座建筑一样，细胞图谱也不需要显示每一个细胞。

然而，这个图谱应该识别和描述每一种类型的细胞，以及该细胞类型在体内的位置，不仅是哪个器官，不仅是一个器官中的哪个组织，而是一个组织中的位置。

截至3月3日，即三位博士发言的日期，始于2016年10月的细胞图谱项目，已经与来自86个国家1483个研究所的2704名研究人员签约。

这些科学家一起检查了来自9554名捐赠者的14635个样本，并记录了1.2亿个细胞的数据，这个数字每180天左右就会翻一番。

对组织者的目标来说，重要的是（也与基因组计划相反），每个有人居住的大陆的研究所，都在帮助创建图谱。由于他们的材料来自当地的样本，这意味着从一开始，即使地球上较富裕的地区不可避免地被过度代表，来自各种种族背景的数据也被包括在内。

人类基因组计划有一个明确的终点，事先很清楚，因为人类基因组中的遗传“字母”数量，可以通过测量包含多少DNA来计算。而细胞图谱项目不同，目标是模糊的。当开始时，没有人知道有多少种类型的细胞。

现在的答案是，“比人们曾经认为的要多得多”。

2016年印刷的一本教科书可能会给出一个大约300种的数字，同时承认这肯定低估了。到目前为止，图谱的研究人员已经确定了数千种细胞，准确的数字取决于，两个细胞之间需要有多大的差异才能算作不同的类型。

愚笨的人类大脑

这种差异，是由基因组计划确定的2万个蛋白质编码基因中，有哪些在细胞内活跃决定的，这种蛋白质的组合决定了细胞的结构和功能。正是这种蛋白质组成的可变性，允许分工和功能的专业化，使复杂的多细胞生物如人类得以进化。

图谱的绘制者不是直接猎取蛋白质，而是猎取RNA。蛋白质是通过将编辑好的基因转录本_即信使核糖核酸（mRNA）分子，翻译成氨基酸链而制成的。因此，这种信使可以作为其编码的蛋白质的代理。计算和描述核糖核酸分子的技术，比蛋白质的同等技术要好得多。

因此，有可能采集一个单一细胞，提取其mRNA，并测量每个此类转录物的数量（如果有的话）。正如雷格夫博士向会议解释的那样，这意味着被分析的细胞，可以被置于一个数学空间的某个位置，这个空间不是由标准图形的两个轴来描述，甚至不是由三维图形的三个轴来描述，而是由20000个轴来描述，每个蛋白质编码基因有一个轴。

虽然人类的大脑无法应对20000个维度的图形，但计算机可以。电脑能够根据细胞在这样一个多维空间中的位置对其进行聚类，并根据它们的聚类方式，将其分为与细胞类型相对应的篮子。

然后，为了让愚笨的人类大脑能理解，电脑可以使用一种数学技术，将整个东西压缩成二维，以便于查看。由此可以看到细胞类型的出现。

不同的器官有不同数量的细胞类型。拥有最多细胞类型的器官是大脑（从早期的研究来看是3000个，但无疑比这更多）。考虑到大脑工作的复杂性，这并不令人惊讶，但即使是简陋的肠道也至少有137个。

不过，每个器官，无论其细胞类型是丰富还是贫乏，都是项目中自己的图谱的主题。参与机构收集的所有数据，一经收集和验证就会向全世界公布，以便其他研究人员可以从中受益。

经过一年左右的前期准备，细胞图谱项目在伦敦的一次活动中启动，活动由雷格夫博士（当时在马萨诸塞州剑桥市的Broad研究所）和·泰克曼博士组织。大约有100名研究人员参加了这次活动。

2017年，陈·扎克伯格倡议加入了这个项目。到目前为止已经为该项目捐赠了2.54亿美元，并赞助了Tabula Sapiens项目。2019年项目收集了第一批样本，在早期小鼠项目的基础上进行了研究，想法是在2025年完成图谱的初稿。

除了立即发布数据，每个参与的小组都会发表自己的论文。例如，Tabula Sapiens团队在2022年发表了一份手稿，描述了他们所做的事情。他们专注于从同一个人身上获得多个不同器官的样本。

为此，他们从自愿捐献器官的人身上采集了材料。在与当地的一个器官捐赠慈善机构合作，并获得家属的同意后，项目从这些捐赠者身上摘取了不需要移植的组织，而且是在撤销生命支持系统后的一个小时内摘取。

并非所有提供的捐赠者都被认为是合适的。特别是，为了得出最广泛的结论，小组需要平衡男女和各种种族。最后，他们从15名捐赠者那里获得了24种组织和器官的多个样本。

大多数其他研究小组没有像这样集中。他们会使用因医疗原因收集的活检材料，如果有这种材料的话。但他们经常研究死后的样本，这些样本经常被冷冻，因此其结构可能已经发生了微妙的变化。然而，无论样本的来源如何，都必须被处理。

基因组项目依赖于两种主要技术。一个是DNA测序，提供了从染色体上随机切下的短片段的基因字母，并按顺序排列。另一个是计算机，发现了这些序列之间的重叠，因此将整个染色体修补在一起。

然而，细胞图谱需要更多方法。事实上，很多时候都是如此。

方法和手段

2022年12月，莎拉·泰克曼和阿维夫·雷格夫博士发表的一篇论文，描述了细胞图谱项目中涉及的六类技术方法，范围从组织成像和组织学，通过转录组学到“因组和表观基因组学”。

这些类别进一步细分为100个类别，从可应用于整个身体的磁共振成像技术，到核糖体占有率和甲基组测序，后者关注染色体内包裹着蛋白质簇的单个节点的数据。

不过，技术清单中最重要的是处理单个细胞的能力，以便研究它们的mRNA模式，以及进行所谓的空间测序的能力，这可以识别安装在显微镜幻灯片上的组织薄片中的单个细胞类型。

细胞处理是奎克博士的特殊专业领域。2012年，他将一种微流控设备商业化，设备可以打破细胞以释放其mRNA，并分析由此产生的转录模式，每次96个细胞。

仅仅十年后，现在可以一次处理数十万个细胞，诀窍是将每个细胞悬浮在漂浮在油介质中的液滴中，并伴有一个被标记了分子的珠子，这些分子就像一个条形码，可以识别它。

在以这种方式描述了细胞类型之后，下一个阶段是在实际组织中寻找，这就是空间测序的意义所在。就像在本科组织学实验室里发生的那样，要研究的组织被嵌入一块蜡块中，然后用一把锋利的刀将蜡块切成薄片。然后将这些片子放在显微镜载玻片上。

经典组织学的下一阶段，将是使用化学染色剂来显示单个细胞。在这种情况下，染色剂是由单链DNA分子组成的，这些分子上有荧光标签。这些标签将只粘附在切片中互补的核糖核酸分子上，因此只标记含有与所研究细胞类型相关的核糖核酸的细胞。

这样绘制的切片实质上是图谱的页面，或者更准确地说，是正在创建的图集的各卷中的一页，因为每个器官都有自己的卷，而且还有生命的各个阶段的卷，特别是产前，以及病变组织和健康组织的卷。

最后一点尤其重要，因为这项工作的最终目的是为了改善人类健康。

到目前为止，已经为男女共有的15个器官系统中的病变组织建立了单独的图集卷。男性和女性的生殖系统以及发育中的胎儿也可以使用这些图谱。雷格夫博士向会议概述了这种方法已经产生作用的四个例子。

第一个例子是改变了人们对囊性纤维化的认识。

囊性纤维化是一种,由父母双方各继承一个名为CFTR的基因的两个断裂版本而引起的疾病。缺乏一个有效的CFTR基因，会导致肺部呼吸道内衬细胞产生的粘液过厚。这使得呼吸困难并助长感染，缩短了患者的生命。

研究囊性纤维化的人，知道这一切已经有很长一段时间了。他们不知道的是（尽管他们认为自己知道）哪些肺部细胞在表达CFTR。通过研究转录本模式，细胞图谱研究人员发现，那些表达CFTR的细胞是一种罕见的、迄今未知的类型，他们称之为离子细胞（故事开头有一些离子细胞的图片）。

这一发现现在正在改变囊性纤维化研究的方向。

肠道细胞图谱研究人员，同样发现了与炎症性肠病有关的全新细胞类型，它们可能因此成为药物治疗的目标。而那些从事癌细胞图谱研究的人，可以从mRNA图谱预测一个黑色素瘤病例是否会对免疫疗法产生反应。

不过，莎拉·泰克曼和阿维夫·雷格夫博士对图谱在应对Covid-19方面的作用感到特别自豪。与所有病毒的情况一样，Covid的病原体Sars-Cov-2，通过抓住细胞表面膜上的特定分子（通常是蛋白质）而进入细胞。一旦确定了Sars-Cov-2进入细胞的相关蛋白，世界各地的研究人员就能够通过图谱寻找表达ACE2和Tmprss2的细胞类型，即相关蛋白。

这使他们能够确定呼吸道以外也可能受到感染伤害的组织，如肝脏、心脏和肾脏。

细胞图谱的其他医学用途，包括确定细胞工程的最佳候选者（采用转基因细胞作为治疗手段），大规模筛选潜在的药物，以观察它们对特定细胞类型的不同影响，以及设计器官模型，这是实际器官的小型模拟，使用它可以进行不可能在人身上进行的实验。

简而言之，人类细胞图谱，将把人体变成一个比以前更不为人知的地方，并在我们的身体出错时更容易修补。

换句话说，这个项目将继续人类基因组计划的工作。

现在你终于听说了有这么一回事。