01 Nature：2024 最佳科学图片
2024 年 12 月 13 日，顶刊 Nature 公布了 2024 年度最佳科学图片（The best science images of 2024 — Nature’s picks）。
图 1：Nature 评选最佳科学图片专题
（来源：参考文献 [1]）
在众多作品中，一张来自 Natalia Pardo Lorente / 基因组调控中心（CRG）的类器官染色图片成功入选。该类器官来自于人多能结肠细胞，线粒体酶亚甲基四氢叶酸脱氢酶 2（MTHFD2）被染成红色，辅助揭示了该代谢酶的“第二职业”（second jobs）。
MTHFD2 主要定位于线粒体内，与生长及增殖相关。其细胞核和染色质定位已在一系列癌细胞系中报道，但未得到良好的表征与功能阐述。CRG 研究团队使用患者来源的结肠癌类器官及患者来源的多能健康结肠类器官，染色定位 MTHFD2 于多能健康结肠类器官的细胞核中，并继而确认其在细胞核中的“第二职业”与活跃的增殖细胞状态相关，且该功能不局限于癌症谱系 [2]。
图 2：Nature 关于该类器官图片的专题介绍
（来源：参考文献 [1]）
除 MTHFD2 外，CRG 还发现，多种负责能量产生和核苷酸合成的代谢酶也参与细胞分裂和 DNA 修复等“第二职业”。该结果表明，线粒体、细胞质、细胞核等区室之间的边界和功能并不像传统认知中存在严格划分，是对细胞生物学中长期存在的生物学范式的挑战，为癌症治疗开辟了新的思路。
作为功能相近、结构相似的体外 3D 模型，类器官已经成为追踪、研究酶等生物大分子生理功能的重点平台。本次 Nature 没有选择论文中的转录组学数据图，而是以更直观的类器官染色图作为年度最佳科学图片代表，可视为对类器官作为模型平台的直观性和重要性的强调与鼓励。
02 《全球工程前沿 2024》
12 月 18 日，中国工程院与科睿唯安及高等教育出版社在京联合发布《全球工程前沿 2024》（下称《前沿》）。依托中国工程院 9 个学部，基于数据库论文数据挖掘聚类，参考业内专家提名，《前沿》共遴选出农业、医药卫生、化工冶金与材料工程等 9 大领域 92 项全球工程研究前沿和 92 项全球工程开发前沿。
图 3：《全球工程前沿 2024》发布
（来源：参加文献 [3]）
其中，医药卫生领域，“全组织细胞图谱”入选工程研究前沿。“生物工程器官”及“肿瘤类器官芯片在药物筛选中的应用”共同入选工程开发前沿。
图 4：医药卫生领域遴选结果
（来源：参考文献 [3]）
Nature 专题报道人类细胞图谱计划
2024 年年初，Nature 便将人类细胞图谱（HCA）计划列入“本年度最值得期待的 7 大技术”（Seven Technologies to Watch in 2024）中。该计划从 2016 年起由英国细胞生物学家 Sarah Teichmann 和 Aviv Regev 发起，共投入近 100 个国家约 3000 名科学家的努力，使用汇集了来自逾万名捐赠者的组织，旨在全面揭示人类细胞的多样性和复杂性 [4]。
图 5：人肺的细胞图谱
（来源：参考资料 [4]）
2024 年 11 月，HCA 初稿以专题形式在 Nature 及系列子刊同步发布了第一批 40 余篇论文，报道了骨骼、胎盘、大脑、胸腺、肺、血管、肠道等器官或系统的分析结果与发现 [5]。
图 6：Nature 以封面形式重磅报道 HCA 草图结果
（来源：Nature 官网）
其中，脑科学领域以论文 “An intergrated transcriptomic cell atlas of human neural organoids” 发表了迄今为止最完整最大规模的人神经类器官细胞转录组图谱 [6]。该研究使用人多能干细胞（hiPSC）产生的人神经类器官，通过整合 6 个单细胞转录组数据集，26 种不同的类器官培养方案，汇总得到细胞图谱涵盖超 170 万个细胞，可协助注释多种细胞类型及神经系统疾病模型，为临床研究铺平了道路。
图 7：来自人类神经类器官的单细胞数据
（来源：参考资料 [5]）
此外，英国科学家也使用 hiPSC 和人胚胎干细胞（hESC）来源的皮肤类器官首次创建了产前人类皮肤的单细胞时空图谱，助力皮肤发育的机制解读与病理探究 [7]。
预计第一版完整的 HCA 将于 2026 年正式完成。未来，作为可在体外模拟反馈体器官结构功能的模型，类器官还将继续助力细胞图谱的探索与构建。
参考资料
1.2024年度最佳科学图片
2.Pardo-Lorente, Natalia et al. “Nuclear localization of MTHFD2 is required for correct mitosis progression.” Nature communications vol. 15,1 9529. 12 Nov. 2024, doi:10.1038/s41467-024-51847-z
3.【年度重磅】科睿唯安、中国工程院、高等教育出版社联合发布《2024全球工程前沿》
4.Seven Technologies to Watch in 2024
5.Nature关于HCA的专题报道
6.He, Zhisong et al. “An integrated transcriptomic cell atlas of human neural organoids.” Nature vol. 635,8039 (2024): 690-698. doi:10.1038/s41586-024-08172-8
7.Gopee, Nusayhah Hudaa et al. “A prenatal skin atlas reveals immune regulation of human skin morphogenesis.” Nature vol. 635,8039 (2024): 679-689. doi:10.1038/s41586-024-08002-x