우리의 단일 세포 심장 multimodal 연구는 scRNA-seq와 MERFISH 이미징의 결합된 힘을 활용하여 spatial & molecular single-cell resolution에서 발달 과정에 있는 인간 심장의 포괄적인 세포 atlas를 구축했다. 이러한 multimodal 분석은 심장 발달과 형태 형성에 참여하는 다양한 심혈관 계통을 밝혀냈다. 또한, 연구 결과 심장 판막과 전도 시스템과 같이 중요하지만 과소평가된 심장 부위에서 새로운 심장 세포 집단을 발견하는 데 기여함으로써 인간 심장을 구성하는 세포 유형과 상태에 대한 현재 지식을 확장했다(Supplementary Discussion). 이러한 세포 집단이 그들의 세포 및 지역 환경에 따라 어떻게 전문화되는지 이해하기 위해, 우리는 MERFISH 기반 high-resolution 공간 심장 세포 atlas를 분석했으며, 이는 구별되는 심장 구조와 관련된 CC 내에서 형성되고 상호 작용하는 개별 세포들이 무엇인지 질문할 수 있게 했다. 이 MERFISH 이미징 분석을 해당 scRNA-seq 데이터와 통합하여 spatillay-resoved된 개별 세포들의 transcriptional profile과 고유한 유전자의 imputation을 밝혔다.

이 특정 유전자들을 CCI 알고리즘으로 검사하는 것은 공간적으로 인접한 세포 집단 사이에 상호 작용을 매개하는 것으로 표현된 구별되는 세포 신호 ligand-receptor 쌍을 식별하는 데 도움이 되었다. 이러한 식별된 신호 경로들은 심장 전반에 걸쳐 다양한 세포 유형에서 예측되었지만, 우리는 그것들이 구별되는 CC 내의 특정 CCI 사이에서 차별적으로 발생한다는 것을 발견했다. 예를 들어, 우리는 심실벽의 특정 층 내에서 상호 작용하는 여러 조합의 세포 집단 사이에 PLXN–SEMA 신호 경로가 구별되는 것을 관찰했으며, 이는 이전에 심실에서 보고된 plexins와 semaphorins를 포함했다. 그러나, 우리는 또한 PLXNA2+PLXNA4+ 심실 심근세포, SEMA3C+SEMA3D+ 섬유아세포 및 SEMA6A+SEMA6B+ 내피세포 사이에 이전에 특성화되지 않은 다세포 상호 작용을 식별했으며, 이는 심실벽 압축의 중요한 형태학적 과정 동안 심근세포의 할당을 제어할 수 있다(Fig. 5g 및 Supplementary Discussion). 전반적으로, 이러한 발견들은 우리의 high-resolution molecular & spatial 심장 세포 atlas가 심장 기능 유지에 필수적인 심장 구조로 전문화되고 조직되는 구별되는 세포 유형 간의 상세한 사회적 상호 작용에 대한 통찰력을 제공하는 방법을 강조한다. 이러한 정보는 미래에 선천적 및 성인 구조적 심장 질환의 병리학적 메커니즘을 이해하는 데 사용될 뿐 아니라, 심장 치료를 위한 복잡한 다세포 심장 조직을 엔지니어링하는 새로운 전략을 개발하는 데 사용될 수 있다.