细胞类型由何而来？2024年诺贝尔生理学或医学奖指点迷津

细胞类型由何而来？2024年诺贝尔生理学或医学奖指点迷津

北京时间10月7日，美国生物学家维克多·安布鲁斯（Victor Ambros）和加里·鲁夫肯（Gary Ruvkun）因发现microRNA及其在后转录基因调控中发挥的作用，获得2024年诺贝尔生理学或医学奖。这一发现揭示了基因调控的基本原理，对理解多细胞生物的发育和功能具有深远影响。

2024年诺贝尔生理学或医学奖得主Victor Ambros（左）和 Gary Ruvkun（右）（图片来源：瑞典皇家科学院）

众所周知，细胞是生物体基本的结构和功能单位。多细胞生物的器官和组织由来自相同的遗传信息的不同细胞类型（Ｃell　type）组成。一套相同的基因组如何编码丰富多样的细胞类型？答案在于基因活性的精确调节，每种特定细胞类型中不是表达所有的基因，而是有选择性地表达部分基因。这使得肌肉细胞、肠道细胞、神经细胞能够执行各自的特殊功能。

基因调控使得不同细胞能够从相同的基因组中获得特异的基因表达© The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén

精确的基因调控让不同细胞类型从DNA中选择部分特异基因集表达，从而产生特定的mRNA，再把这些mRNA翻译成蛋白质，来完成特定的生物学功能。基因的选择性表达，确保一组基因在每个细胞类型中活跃，是细胞类型形成的基础。

今年的诺贝尔生理学或医学奖侧重于发现细胞中用于控制基因活性的重要调节机制。Ambros 和 Ruvkun 对控制不同遗传程序激活时间的基因感兴趣，他们发现的microRNA 基因调控可确保各种细胞类型在正确的时间发育。

基因调控的新维度© The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén

从 1993 年《Cell》杂志发表microRNA基因调控机制，到如今我们基于单细胞转录组对细胞类型的再认识，细胞类型的形成机制愈加全面。特别是单细胞多组学（single-cell multi-omics）技术的发展，让我们得以在单个细胞水平上多维度解析细胞类型和细胞状态。

单细胞多组学景观

新格元单细胞多组学平台，可一站式完成单细胞样本前处理和生物信息学分析。对单个细胞可以捕获单细胞转录组、免疫组、蛋白组、糖基化、CITE-seq、靶向基因突变信息等，在多组学水平上刻画细胞状态和单细胞基因调控网络(single-cell gene regulatory network,GRNs)。

“欲穷千里目，更上一层楼”。单细胞多组学技术为我们提供了一个立体的视角来透视细胞类型的形成与鉴定。多组学细胞图谱的构建有助于我们解锁细胞类型的形成机制，对于我们理解生物体的发育、功能和疾病发生至关重要。

参考

https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2024/press-release/

Baysoy, A., Bai, Z., Satija, R. et al. The technological landscape and applications of single-cell multi-omics. Nat Rev Mol Cell Biol 24, 695–713 (2023). https://doi.org/10.1038/s41580-023-00615-w