瑞典卡罗林斯卡研究所的研究人员近日采用一种称为空间转录组学的技术，分析了小鼠结肠中的基因表达，并绘制了一张图谱，反映各个基因在组织中的哪个位置表达。当他们将之前已知的人类转录组数据叠加到图谱上时，研究人员对炎症性肠病（IBD）有了新的认识。这项研究发表在《Nature Communications》杂志上。

肠屏障由复杂的细胞网络组成，它们定义了高度区室化和特化的结构。肠道依赖肠上皮的不断再生来维持稳态。再生通路的破坏可能导致慢性疾病的发展，比如炎症性肠病。因此，肠屏障必须迅速适应，以促进组织再生和伤口愈合。不过，人们尚不清楚稳态下的转录组景观。

于是，研究人员利用空间转录组学（spatial transcriptomics）技术来绘制小鼠结肠中单个细胞的基因活性。根据他们的说法，这是科学家首次在健康和受伤后恢复的情况下观察整个肠道的基因表达景观。

通讯作者、卡罗林斯卡研究所的Eduardo J. Villablanca表示：“空间转录组学驱动的可视化让我们能够发现几个先前不为人知的方面，例如结肠被分成的片段比过去想象的更多。”

研究人员还将这些结果与人类组织的已知转录组数据相结合，发现某些肠道细胞在小鼠和人类中的位置是相同的，这使得该模型能够用于IBD等人类疾病的研究，有助于了解不同疾病如何影响结肠。

在早期的一项研究中，Eduardo J. Villablanca的研究小组表明，溃疡性结肠炎可分为两个基因表达状况不同的亚型。根据新的图谱，他们发现更难治疗的疾病亚型的基因是在受损更严重的组织中发现的。

Villablanca说：“同样，基因图谱可以用来观察结肠中哪些位置的人类细胞是激活的，这对于开发新的疗法和药物有重要意义。”

空间转录组学技术是由瑞典生命科学实验室（SciLifeLab）开发的。它能够观察基因在组织中的表达。然而，为了观察像结肠这样的长管状器官，这项研究背后的科学家以一种新颖的方式应用了这项技术。他们像瑞士卷一样卷起结肠，然后成功绘制了这个长器官的基因表达图谱。

“我们想用同样的方法为所有的消化器官创建一个类似图谱，从口腔到直肠，”Villablanca解释说。“我们的目标是为所有这些组织的基因表达创建一个参考图谱。”

整个消化器官的基因图谱在很多方面都能发挥作用，比如探索肠道细菌与细胞基因表达之间的联系，以及更好地了解不同的饮食如何影响其各种功能。

这项研究是在卡罗林斯卡研究所开展的，得到了瑞典研究委员会、瑞典环境、农业科学与空间规划研究委员会（Formas）、瑞典癌症协会以及Knut和Alice Wallenberg基金会的资助。

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parigi, S.M., Larsson, L., Das, S. et al. The spatial transcriptomic landscape of the healing mouse intestine following damage. Nat Commun 13, 828 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-28497-0