一种新型细胞的发现，可以从根本上改变研究人员寻找囊性纤维化这种高致命率遗传疾病治疗方法的方式。周三发表在《自然》(Nature)杂志上的一篇论文描述了一个正在进行的细胞图谱项目是如何帮助科学家识别这种罕见的细胞类型的，这种类型的细胞似乎在管理补水和pH值平衡方面发挥了关键作用，这对囊性纤维化患者来说非常关键。同一期刊上的另一篇论文也提出了类似的发现。
科学家早就知道，囊性纤维化患者不能正常形成黏液蛋白，而这些结构异常会导致盐水失衡和脱水。这就导致了肺部出现厚厚的黏液堆积，这些粘液会引发呼吸问题，并可能危及生命。
但现在，研究人员还认为是另一种不同的细胞参与了这种疾病的形成，而且他们缺乏技术能力来准确地辨别究竟是哪种细胞隐藏了突变的蛋白质。
这些新发现的细胞被称为“肺离子细胞”，因为它们似乎参与了肺组织中离子的传输，就是像食盐一样的那种带电粒子。在囊性纤维化患者中，这些细胞似乎也产生了大量突变的黏液蛋白，称为囊性纤维化跨膜电导调节器(CFTR)。
这么根本的东西怎么会被人们错过了这么久?“我认为这说明了这种疾病的复杂性，以及我们真的不了解肺部的细胞基础，”Jayaraj Rajagopal说，他是麻省总医院的一名肺病学家和发育生物学家，同时也是这篇论文的合著者之一。
目前全世界有7万多人患有囊性纤维化。患者通常会出现肺部感染，有时还会出现营养不良，因为他们异常厚的粘液也会阻碍胰腺的营养吸收。这可能导致患者早逝。但是新的药物已经帮助延长了预期寿命，现在预测的生存年龄中位数接近40岁，但是这种疾病仍然无法治愈。
新细胞类型的识别不会很快改变目前的治疗方法，由于这些新的治疗方法，如Symdeko和Kalydeco(都来自波士顿的顶点制药公司)，近年来治疗效果显著改善。这些药物有助于改善与CFTR产生相关的突变基因的功能，从而使黏液更薄、黏度更低。即使这样，Rajagopal说，这项新的研究很可能改变人们对基因疗法或干细胞疗法的追求，尽管这些疗法有可能在将来治愈这种疾病。“这就好像你从根本上重构了一个问题，这样你就可以重新解决它，”Rajagopal说，他也是麻省理工学院和哈佛大学的副教授，同时也是霍华德•休斯医学院的教员学者。他和其他研究人员最初并没有着手改变对囊性纤维化的理解。相反，他们的目标是分析气管里的所有细胞。
当他们使用近两年来才变得技术可行的细胞标记和计算机算法对身体这一部分发现的细胞进行仔细分类时，他们发现内壁有七种细胞类型而不是以前统计的六种。而正是第七种类型，肺离子细胞，大量产生了CFTR。Rajagopal说：“这绝对是一个惊喜，我们花了很长时间才说服自己这是真的。”
来自麻省总院和布罗德研究所的研究人员最初对健康蛋白和CFTR蛋白突变小鼠进行了研究。然后，他们证实在健康人体的肺中存在肺离子细胞。诺华(Novartis)和哈佛医学院(Harvard Medical School)的一个团队在《自然》(Nature)杂志上发表的另一篇论文中也有类似的发现。
布罗德研究所的研究是一项名为“人体细胞地图”项目的一部分，该项目始于2016年，目标是绘制人体的每一种细胞类型。参与者把它预想成类似人类基因组计划(Human Genome Project)的东西，项目所有的数据都将公布于众。麻省理工学院的生物学教授Aviv Regev合著了其中一个新研究项目，并且是这个项目的联合创始主席，他说，技术的进步使识别和分析每个细胞的多步过程可在大规模进行，但这幅地图依然需要数年时间才能完成。
为了绘制气管的内壁，Regev和她的团队对单个细胞的基因进行了测序，然后在计算机分类系统的帮助下根据它们的相似和不同对细胞进行分组。就在那个时候他们发现在身体的那部分有七种类型的细胞而不是六种。这个过程并不是完美无暇的，布罗德研究所的核心成员Regev说道。“但如果你观察大量的细胞，并使用正确的计算方法，”她说，“你可以忽略这些微小的不精确、噪音和错误，然后你就可以看到共性。”
在对老鼠进行研究后，研究人员在人类尸体上测试了健康的肺以确定人们也有肺离子细胞。科学家们还没有在囊性纤维化病人身上或其他它能影响的器官中寻找这种细胞，比如胰腺。埃默里大学(Emory University)的儿科学教授、囊性纤维化基金会(cystic fibrosis Foundation)董事会成员埃里克Eric Sorscher认为这项研究结果依然需要囊性纤维化专家进一步研究。没有参与这项新研究的Sorscher称赞这项研究令人印象深刻并且具有重要性。“这是一项真正的杰作”他说。
Rajagopal认为这项工作将会带来更多的惊喜，并对健康细胞和患病细胞有更深入的了解。与此同时，他说他被一种疾病(如囊性纤维化)的不完整信息的力量震撼了。他说:“我很惊讶的一件事是，我们在囊性纤维化研究方面本可以在一直不知道这个信息的前提下取得很大的进展，这实际上使得我非常乐观，因为这意味着我们可以在一知半解的情况下也可以创造巨大的进步。”
