発生生物学：単一細胞RNA塩基配列解読を用いた末梢肺上皮の細胞系譜ヒエラルキーの再構成
Nature 509, 7500 doi: 10.1038/nature13173
哺乳類の肺は高度に枝分かれしたネットワークであり、気管支樹の末梢領域は、発生中に変形して、密に詰め込まれたハチの巣状の肺胞になり、ここでガス交換が行われる。この変形は、マーカーの発現解析や運命マッピングによって研究されてきたが、系譜の異なる肺前駆細胞がそれぞれの肺胞細胞タイプへと成熟していく過程を制御する機構は、細胞系譜マーカーの数が限られていること、従来のトランスクリプトーム解析実験におけるアンサンブル平均化の細胞集団に対する影響などの理由により、まだ完全には分かっていない。本研究では、単一細胞トランスクリプトーム解析がこれらの問題を回避し、発生中の肺のさまざまな細胞タイプとヒエラルキーの直接的な測定を可能にすることを示す。肺胞の分化を網羅する4つの異なる段階にある198個の個別の細胞に、マイクロ流体単一細胞RNA塩基配列解読（RNA-seq）を行い、マウスの末梢肺上皮の発生と細胞のヒエラルキーを特徴付ける転写段階を測定した。我々は、不偏全ゲノム解析を用いて、実験によって細胞を異なるグループへ分類した。この手法は基礎となる細胞タイプの事前情報を得たり、前もって細胞集団を純化したりする必要がない。この結果によって、末梢肺における上皮細胞タイプ多様性に関する古典的モデルの基本的な概要が確証され、異なる細胞集団を区別する転写調節因子など、これまで知られていなかった多くの細胞タイプマーカーの発見につながった。二分化能を持つ前駆細胞の両方の肺胞系譜に沿った成熟の際の分子段階を再構成し、2型肺胞細胞の全生活環を明らかにした。この単一細胞ゲノミクスを用いた方法は、発生中の、あるいは成熟したあらゆる組織に適用可能であり、この方法によって分子的に異なる細胞タイプの境界をはっきりさせ、前駆細胞と細胞系譜ヒエラルキーの特徴を明確にし、細胞系譜特異的な調節因子を明らかにできる。
