综述：组学方法在工程化组织中研究与模拟细胞间相互作用

这篇综述系统阐述了组学技术（omics）在解析工程化组织细胞互作网络中的前沿应用，涵盖基因组学（WGS/scRNA-seq）、蛋白质组学（MS）和代谢组学等技术，揭示了细胞异质性、信号通路（如TGF-β/IL-1β）与疾病（如肝癌/帕金森病）的分子机制，为组织工程模型设计及再生医学提供了多组学整合策略。

　　

1 引言

组织工程领域自20世纪80年代诞生以来，已从单纯修复缺损组织发展为构建具有复杂功能的活体组织。这一演变离不开组学技术的革新——从人类基因组计划催生的基因组学到单细胞分辨率技术，研究者得以解码细胞间"分子对话"的奥秘。例如，单细胞RNA测序（scRNA-seq）揭示了肺上皮中仅占1%的CFTR⁺离子细胞，为囊性纤维化治疗提供了新靶点。

2 组学技术工具箱

2.1 基因组学

全基因组测序（WGS）和染色质构象捕获（3C）技术揭示了DNA三维结构如何调控基因表达。在胚胎干细胞中，染色质空间重组被发现与早期谱系分化密切相关。

2.2 转录组学

空间转录组技术Slide-seq将基因表达图谱精确映射到组织微米级区域，在胚胎小鼠大脑中发现6种神经元亚群的拓扑分布规律，其空间排布与解剖学分区完美吻合。

2.3 蛋白质组学

质谱（MS）技术解析了磷酸化修饰的动态网络，如LRRK2激酶对Rab GTPases的异常磷酸化驱动帕金森病进展。器官芯片结合蛋白质组学则成功模拟了血脑屏障的药物渗透特性。

2.4 代谢组学

质谱成像（MSI）实现了肝癌组织代谢异质性绘图，发现胆碱代谢通路异常与肿瘤恶性度呈正相关。

3 细胞社交网络的解码

CellChat算法分析非酒精性脂肪肝样本时，发现疾病进展中TGF-β信号从促修复转为促纤维化的"角色反转"。而NicheNet在头颈癌模型中预测出CAF细胞通过TGFB3-SMAD3轴驱动肿瘤细胞发生不完全EMT转化。

4 组织设计的组学蓝图

4.1 细胞选择

肝脏类器官加入内皮细胞后，尿素合成能力提升3倍；心脏组织芯片中，心肌细胞与成纤维细胞共培养使电传导速度提高40%。

4.2 动态仿生材料

氧敏感水凝胶模拟肝小叶梯度缺氧环境，使原代肝细胞极性蛋白ZO-1表达恢复至体内水平的85%。

5 应用转化前景

结肠癌患者来源类器官的药敏试验显示，西妥昔单抗疗效与EGFR^E746突变丰度呈显著正相关（r=0.72）。而在肾移植监测中，移植前外周血单核细胞的IL-10/IL-6转录比值可预测排斥反应（AUC=0.89）。

组学技术与组织工程的融合正催生新一代"智能"生物材料——搭载CRISPR-Cas9的纳米纤维支架可实时编辑浸润细胞的基因表达，为精准组织再生开辟新径。