用于人类参考图谱三维解剖结构的细胞类型群体

为什么以三维方式绘制我们的细胞很重要

你的身体中有数万亿细胞随时协同工作以维持生命。然而直到最近，科学家还缺乏不同类型细胞在真实人体器官内分布的详细地图。本研究通过构建覆盖多个人体部位的大规模三维细胞群体参考图谱来弥补这一空白，为研究组织如何运作以及疾病如何发起提供了新的基础。

一种新型的细胞地图

该工作是人类参考图谱（Human Reference Atlas）的一部分，这是一个协调性的努力，旨在以三维方式绘制人体图谱。研究团队不仅仅列出培养皿或平片中的细胞类型，而是想知道在真实器官的特定解剖结构中每种细胞类型出现的数量，以及这些结构在体内的位置。为此，他们将来自多个主要数据门户的高质量单细胞测量数据与73个参考器官和一千多个解剖结构（例如肾脏或肺的各个区域）的详细三维模型相结合。

将零散的数据集汇聚成一致的图景

全球科学家产生了许多大型数据集，记录了数百万个单个细胞中哪些基因或蛋白质处于活跃状态。然而，这些数据集在格式和质量上存在差异，且往往缺乏关于采样组织来源的精确信息。作者构建了两个自动化工作流来应对这一问题。第一个工作流下载并清理单细胞数据集，使用专门的计算工具为每个细胞分配类型，并统一标签以便跨研究比较细胞类型。第二个工作流将每个数据集链接到三维器官模型中的虚拟组织块，并计算该组织块与特定解剖结构的重叠程度，从而估算每种细胞类型在各结构中的数量。

首个版本包含的内容

生成的资源称为 HRApop v1.0，汇集了来自662个精心筛选数据集的超过2700万细胞。这些数据大多来自单细胞和单核基因表达研究，并辅以保留细胞原位位置信息的空间蛋白成像方法。该发布覆盖73个解剖结构（若分别计入男性和女性版本则为112个），横跨17个器官。对于每个结构，该资源报告发现的各细胞类型数量，并针对基于基因的数据列出这些细胞中最为活跃的基因。所有供体均为健康成年人，因此该图谱可作为正常组织的参考。

质量检查与已知空白

由于该图谱将被许多研究团队使用，作者在质量控制方面投入了大量精力。他们跟踪不同细胞分型工具的置信度评分，检查跨器官的基因质量指标，并核查各门户之间是否存在重复数据集。他们还评估了同一器官相邻结构之间细胞类型混合的变化，确认诸如肾脏或肠道不同部位具有不同的细胞组成。与此同时，作者记录了当前的局限性，包括器官覆盖不完整、三维模型中偶发的重叠，以及部分细胞类型尚缺乏与标准术语的明确对应关系。

研究者如何基于此资源开展工作

该图谱以开放的、机器可读的格式发布，并提供稳定的网络地址，便于他人重用和扩展。科学家可以通过网页界面、编程工具和可下载文件访问结构、数据集及提取位点的细胞类型群体。例如，这使得将患者活检与相同解剖结构的健康参考进行比较成为可能，或研究免疫细胞、血管细胞与组织特异性细胞在三维空间中的相互作用。长期来看，将增加更多器官、更精细的结构和更丰富的空间数据，逐步接近构建完整的、描述构成健康人体的细胞类型的三维地图。

引用: Bueckle, A., Herr, B.W., Chen, L. et al. Cell Type Populations for 3D Anatomical Structures of the Human Reference Atlas. Sci Data 13, 716 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06642-4

关键词: 人类参考图谱, 细胞类型, 单细胞数据, 三维解剖, 组织映射