单细胞图谱将为理解和治疗脊髓疾病及损伤的精准策略提供指导；该项目是更大的人类细胞图谱工程的一部分。
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2017年10月16日——哥伦比亚大学扎克曼研究所（Zuckerman Institute）的科学家们今天获得 “陈-扎克伯格倡议”（Chan Zuckerberg Initiative，CZI）的资助，用于构建人类脊髓中所有细胞的基因活动图谱。一旦完成，该图谱将成为一份参考地图，帮助研究人员探究脊髓损伤或疾病，包括肌萎缩侧索硬化（ALS），也就是卢伽雷氏症。这一努力，连同更广泛的CZI单细胞图谱项目，可能为科学和医学带来变革，为靶向特定故障细胞类型的裁定疗法奠定基础，为脊髓疾病和损伤的有效治疗甚至治愈提供希望。CZI是硅谷社区基金会的一支劝募基金。
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“尽管已经进行了数十年的研究，但在对抗ALS等疾病的过程中目前依然难以取得突破性的进展，比如更好的姑息治疗策略或能够逆转病情的更有效的策略，迫切需要我们识别出细胞参与者及其在疾病过程中的特定作用，” 哥伦比亚大学医学中心（CUMC）生物化学与分子生物物理学博士后研究科学家Abbas Rizvi博士说道。
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“现在，在CZI的支持下，我们能够识别这些细胞参与者，并为科学家和医生们提供新的工具，用于研究任何破坏脊髓细胞的疾病，” 该资助高级研究员、哥伦比亚莫蒂默·扎克曼心脑行为研究所首席研究员、哥伦比亚精准医学项目主管Tom Maniatis博士说道。
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脊髓中细胞的数量和复杂性，以及缺乏对它们在神经退行性疾病中特定作用的理解，是一个主要挑战。不过，单细胞基因组学工具的出现，使得科学家们首次能够解决这些根本性的重要问题，这些工具基于哪些基因被开启，哪些不被开启——细胞的所谓基因身份——来分类细胞。
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与这些技术进步平行的是，在新数学工具的开发中取得了令人兴奋的进展，这些工具能够捕捉到生物机制的深入见解。
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2017年5月，Rizvi博士和Maniatis博士与CUMC系统生物学和生物医学信息学教授Raul Rabadan博士合作发表一篇论文，应用一种数学工具来追踪细胞成熟——从不成熟的干细胞到成熟的运动神经元——的路线图，运动神经元是神经退行性疾病损害的主要细胞类型。这种方法被称为拓扑数据分析，提供了一种整体描绘干细胞如何产生所有细胞类型的方法。
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“这项工作是对一种随时间推移追踪单个细胞的数据驱动方法的概念验证，” 哥伦比亚扎克曼研究所Maniatis实验室成员Rizvi博士说，“今天的拨款资助将允许我们进一步扩展拓扑和机器学习算法的开发及应用。我们将能够更好地理解健康个体和脊髓疾病患者数十亿脊髓细胞的复杂性。”
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具体来说，哥伦比亚团队将采用一种多管齐下的方法来构建他们的图谱。他们将使用先进的单细胞基因组学来创造一个独特的标识符——脊髓中每个细胞的遗传ID标记。然后，他们会将这些数据与来自保存的、人体脊髓细胞的组成和组织进行比较，这将为单细胞图谱提供基础。
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这一拨款资助是更大的人类细胞图谱工程的一部分，该工程旨在绘制人体所有37万亿个细胞的功能。该工程的结果，包括任何新的工具、技术和软件，将公开、免费共享，从而迅速推进对人类健康和疾病的科学理解。
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图：绿色是由胚胎干细胞生成的运动神经元，蓝色是其他细胞类型的细胞核。叠加图是单个胚胎干细胞（蓝色）转化为运动神经元（绿色）的拓扑表示
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“人类细胞图谱是一项全球性努力，以绘制和描述健康人体内的各种类型细胞，包括细胞类型、数量、位置、关系和分子组分，” 陈-扎克伯格科学主席Cori Bargmann博士说，“这是一个为未来的人类健康和疾病研究提供免费、开放资源的长期工程。与人类细胞图谱本身一样，每个项目都反映出工作的多样性和协作性。我们很高兴能与来自4个大洲8个国家的科学家和工程师在这些有前景的项目上开展合作。这是一个真正的全球性合作。”
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“我们的首要目标是提供一个对人类脊髓中所有细胞的可靠、科学的理解，” Maniatis博士说，“但我们也很高兴与其他图谱团队分享新的数据和技术。在CZI的支持下，我们希望我们的努力能起到更大的作用，并因此证明哥伦比亚扎克曼研究所和整个大学在这一关键项目中扮演着重要角色。”
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发表于 2017-10-25 17:47:21
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