揭开母乳奥秘：科学家利用基因组数据描绘当中的活细胞

Nyquist上大学时主修生物学，但很快就被计算机科学课程中更多的动手操作风格所吸引。即使作为计算机科学专业的学生和Google的两名暑期实习生，她的脑海里也一直萦绕着生物学。她最喜欢的课程是由一位计算生物学教授教授的：“这让我很兴奋地使用计算机科学作为一个工具来查询生物学问题。”

在莱斯大学读本科的最后两年里，Nyquist还在贝勒医学院的一个实验室工作，并最终跟Eric Lander本人共同撰写了一篇论文。

现在，Nyquist是一位研究计算和系统生物学的博士生。她的工作由Alex Shalek和Bonnie Berger教授共同指导，其使用机器学习来理解单细胞基因组数据。由于这项技术几乎可以应用于任何生物材料，所以Nyquist只能自己选择她的研究方向。

Nyquist在转换了各种可能的论点之后最终决定研究哺乳，这是人类发展中一个重要但被忽视的话题。“很多人没有意识到母乳中确实有活细胞。我们的研究是看看不同的细胞类型是什么以及它们可能在做什么，”Nyquist说道。

Nyquist最初在MIT研究传染病，现在她喜欢研究基本的科学问题，这些问题是关于出生时被指定为女性的人的生殖健康。“我的论文工作让我看到了这个非常重要的研究领域。作为一名女性，我总是注意到关于女性生殖健康有很多未知。我能为这种知识做出贡献的想法让我非常兴奋。”

母乳的复杂性

Nyquist和她的团队在研究中从十几位捐赠者那里获取了母乳。这些样本会在产后立即提供到约40周后，这让我们得以了解母乳是如何随时间变化的。Nyquist说道：“我们记录了许多变化的环境因素，如孩子是否已经开始日托、母亲是否已经开始月经或母亲是否已经开始激素避孕。这些辅助因素中的任何一个都可以解释我们所目睹的成分变化。”

Nyquist还假设，关于母乳的发现可能是研究乳腺组织的一个替代方法。由于哺乳需要乳房组织，研究人员历来难以收集组织样本。她补充称：“哺乳期间，人类乳房组织的细胞组成还不清楚，尽管它是重要的早期营养来源。”

总体来说，研究小组发现捐献者之间存在很多异质性，这表明母乳比预期的要复杂得多。他们已经见证了牛奶中的细胞主要由一种随时间增加数量的结构细胞组成。Nyquist的团队推测，这种转变可能是由于母乳喂养期间乳腺上皮组织的高更替。虽然原因尚不清楚，但他们的数据增加了对该领域的理解。

他们发现的其他方面已经证实了一些关于母乳中重要免疫细胞的早期发现。奈奎斯特说:“我们在人类母乳中发现了一种巨噬细胞，其他研究人员之前在小鼠乳房组织中也发现了这种细胞。”“我们真的很兴奋，我们的结果证实了他们看到的类似的事情。”

将研究成果应用到COVID-19中

除了研究母乳中的细胞外，Nyquist还将她的技能应用于研究可能被COVID-19感染的器官细胞。这项研究在流感大流行初期就开始了，当时Nyquist和她的实验室同事意识到，他们可以用一种新的方式探索他们实验室的集体细胞数据。她说道：“我们开始寻找是否有任何表达基因的细胞可以被COVID-19病毒劫持进入细胞。果然，我们发现鼻、肺和肠道组织中的细胞更容易受到病毒侵入的影响。”

他们的研究结果很快就被公布并传播给了公众。在Nyquist看来，这证明了协作和计算工具在下一代生物研究中是多么重要。“我以前从未参与过这样快速发展的项目--我们能够在两周内得出数字。我认为，看到科学家们如此迅速地在这方面进行研究，让公众感到鼓舞，”她说道。

在自己的研究之外，Nyquist喜欢指导和教授其他科学家。她最喜欢的经历之一是在HSSP教编码。HSSP是MIT学生开设的一个面向初高中学生的多周末项目。这段经历鼓励她想办法让任何背景的学生都能接触到编程。“要弄清楚传达这样的信息是容易还是困难是很有挑战性的，因为这两者都会把人们吓跑。我试图让人们足够兴奋，以便他们能学习基础知识并建立信心并进一步投入。”

毕业后，Nyquist希望通过从事教授职业来继续她对导师的热爱。她计划深化对子宫健康的研究，可能是通过研究不同的感染性疾病如何影响女性生殖组织。她的目标是对长期以来被认为是禁忌的生物过程提供更深入的了解。

Nyquist说道：“在月经、母乳喂养或更年期等重要话题上，我们有这么多要学习的东西，这对我来说太疯狂了。例如，我们不知道某些药物在怀孕期间对人们的影响有何不同。一些医生告诉怀孕的人停止服用抗抑郁药，因为他们担心这可能会影响他们的孩子。事实上，我们不知道的东西太多了。当我告诉人们这是我的职业方向时，他们经常说很难为女性生殖健康研究获得资金，因为它只影响了50%的人口，但我想我能说服他们改变主意。”