雷氏七鳃鳗作为现存的无颌脊椎动物代表，是一种由无脊椎动物向脊椎动物进化的过渡类型，被视为研究脊椎动物演化的重要模式生物。
近日，华大生命科学研究院联合辽宁师范大学七鳃鳗研究中心等单位于《自然·通讯》（Nature Communications）在线发表研究成果，团队基于华大自主研发的DNBelab C4和 DNBSEQ测序平台，采用单细胞RNA测序和单核RNA测序技术，构建了七鳃鳗全部器官的单细胞转录组图谱，系统解析了七鳃鳗在免疫系统和脂肪代谢等方面的细胞多样性及演化特征。
Nature Communications官网截图
完整细胞图谱绘制
团队采集了七鳃鳗的血液、肌肉、肝脏、心脏、脑等14种组织样本，共测序604,460个细胞，鉴定出70种细胞类型，成功绘制了迄今最为完整的七鳃鳗细胞图谱，并揭示其细胞组成的系统发育关系。
七鳃鳗14种组织的细胞图谱
肠道可承担部分胰腺功能
在这项成果中，团队首次发现七鳃鳗肠道中存在类胰岛细胞和腺泡细胞，其中92个胰岛样细胞与哺乳动物胰腺β细胞相似，而689个腺泡样细胞的功能与哺乳动物胰腺腺泡细胞相似。这表明七鳃鳗可能通过肠道承担部分胰腺功能，为理解脊椎动物胰腺的演化提供了新视角。
七鳃鳗肠道存在类胰岛和腺泡样细胞
免疫相关蛋白或可用于减重
通过对七鳃鳗的免疫细胞进行深入分析，团队鉴定出280,636个免疫细胞。其中，研究人员发现了一种关键的免疫相关蛋白——NATTERIN在七鳃鳗粒细胞中高表达，并定位于脂滴（细胞器，为代谢需求提供能量）。
进一步研究发现，NATTERIN蛋白不仅是先天免疫系统的组成部分，还可能参与脂肪代谢调控，尤其在白色脂肪棕色化（将储存能量的白色脂肪转化为产热的棕色脂肪的生物学过程）中发挥关键作用。
为探究NATTERIN蛋白的功能，研究团队在小鼠体内构建了Natterin转基因模型，并通过高脂饮食诱导。结果显示，在NATTERIN蛋白过表达的小鼠腹股沟白色脂肪中，发现大量多房脂滴，类似于棕色脂肪细胞。而小鼠中UCP1（一种关键的产热蛋白）的高表达，表明白色脂肪向棕色脂肪的转化。
通过NATTERIN蛋白注射实验，团队发现其具有与奥利司他（体重超重患者治疗药物）类似的减重效果，且低剂量的NATTERIN蛋白无明显毒性，不引发炎症或器官损伤，表明其在代谢调控中的安全性和潜在药用价值。
Natterin转基因小鼠白色脂肪高表达UCP1等棕色脂肪标记分子
华大生命科学研究院研究员、论文通讯作者范广益研究员总结道：“七鳃鳗的细胞图谱为解析脊椎动物演化提供了前所未有的数据支持，而NATTERIN蛋白在脂肪代谢中的作用则为代谢性疾病的治疗提供了新靶点。”
未来，该研究成果将在脊椎动物演化、免疫系统功能解析、脂肪代谢调控及新型肥胖干预策略等多个领域发挥重要作用。
本研究基于华大智造的单细胞组学技术平台，利用其高效的样本处理、文库制备和基因测序方案，实现对复杂生物系统的深入解析。
华大生命科学研究院范广益研究员、刘心研究员，辽宁师范大学七鳃鳗研究中心李庆伟教授、逄越教授为本研究共同通讯作者，青岛华大基因研究院秦雅婷博士、刘群博士、韩凯博士，辽宁师范大学七鳃鳗研究中心杜泽宇博士、卢佳丽博士、张晋为共同第一作者。本研究还得到国家自然科学基金、国际海洋基因组计划等多个项目的支持。
