Огромна крачка напред в създаването на атлас на всички 37 трилиона клетки в човешкото тяло (галерия)
931 думи, 5 минути време за четене.
Учени от международния изследователски консорциум „Атлас на човешките клетки“ (HCA – Human Cell Atlas) са профилирали 100 милиона клетки от повече от 10 000 души по света. Работейки в над 100 държави, изследователите се стремят да открият приликите и разликите в клетките на хора от различен демографски и генетичен произход.
Човешкото тяло съдържа около 36 – 37 трилиона клетки и изследователите набелязват къде живее всяка една от тези клетки.
До 2026 г. екипът планира да покаже атлас на цялото човешко тяло, който подробно описва местоположението, идентичността и функцията на всяка клетка на различни етапи от живота. Този атлас ще бъде само първа чернова, по-късните надграждания биха могли да включват данни от милиарди човешки клетки, проектират учените.
Сега учените от HCA публикуваха повече от 40 статии, които ще помогнат в изграждането на новаторския първи проект на техния атлас. Откритията, публикувани в сряда (20 ноември) в няколко списания Nature, очертава клетките в много органи и системи от органи – включително белите дробове, мозъка и кожата – и описва усъвършенстваните изчислителни инструменти, необходими за обработка на тези многобройни данни.
Представете си да преминете от карти на света от 15-ти век към Google Maps, пълни с подробни топографии, изгледи на улиците и динамични модели на трафика, посочва Авив Регев (Aviv Regev), основател и съпредседател на HCA.
„Така че това е скокът, който направихме – преминаване от карти, които изглеждат толкова груби, към карти, които са с разделителната способност на Google Map“, заявява Регев на пресконференция наскоро. „Но имаме още работа.“
Моментна снимка на човешка белодробна тъкан. Кредит: Nathan Richoz University of Cambridge
Новото изследване включва подробна карта на храносмилателния тракт, минаващ от хранопровода до дебелото черво. Изследователите са картографирали здрав храносмилателен тракт въз основа на 1,1 милиона клетки, взети от близо 190 души. Те също така събират данни от хора с различни стомашно-чревни състояния, включително улцерозен колит и болест на Крон. Чрез тази работа те откриват вид клетка, която изглежда допринася за възпалението при тези заболявания, вероятно чрез призоваване на имунни клетки.
„Чревното възпаление може да накара клетките да претърпят метаплазия, преминаване от един клетъчен тип към друг“, пише в коментар Итай Янай (Itai Yanai), научен директор на Лабораториите за приложна биоинформатика към NYU Langone Health.
С данни както от здрави, така и от болни черва, изследователите са успели да определят кои стволови клетки са довели до „метапластичните“ клетки, обяснява Янай. След трансформирането метапластичните клетки предизвикват повече възпаление, предполага изследването.
Учените са картографирали стомашно-чревния тракт, използвайки данни от 1,6 милиона клетки, включително чревна тъкан, изобразена тук. Кредит: A. Oliver/N. Huang, R. Li, et al. (2024)
В други статии изследователите отвориха прозорец към ранното човешко развитие, разкривайки как се развива плацентата и скелетът започва да се формира през първия триместър на бременността. Последното изследване разкрива невиждани досега състояния, в които клетките влизат, докато се подготвят да формират черепа. Изследователите също така изследваха гени, които може да са включени в краниосиностозата , вроден дефект, при който меките петна на черепа се сливат твърде рано.
Моментна снимка на човешкото тънко черво. Кредит: Grace Burgin, Noga Rogel & Moshe Biton, Klarman Cell Observatory, Broad Institute
Други документи се фокусират върху „органоиди“, миниатюрни версии на човешки органи, отглеждани в лабораторно. Например мозъчните органоиди, които имитират развиващите се мозъци.
Различни лаборатории използват различни стратегии за отглеждане на органоиди, но това повдига въпроси за това кой метод произвежда най-добрия модел – кой мозъчен органоид най-добре имитира истински мозък? Учените сравняват картите на човешкия мозък с тези на органоидите, като откриват, че поне до втория триместър органоидите съвпадат доста близо с мозъците на плода. Остават открити въпроси относно третия триместър.
Учените сравниха подредбата на различни видове мозъчни клетки в проби от възрастен и дете. Кредит: Steyn et al, Nature 2024
Друга лаборатория провежда подобно проучване, разглеждащо кожните органоиди, за да провери колко много приличат на истинската кожа.
Но „информацията по някакъв начин тече в двете посоки“, добавя Сара Тейхман (Sarah Teichmann), съпредседател на HCA, защото органоидите също разкриват фини подробности за това, което се случва вътре в тялото. Учените могат така да се отнасят с тези клетки, както не биха си позволили при хора, обяснява Тейхман. По този начин създаването на реални органоиди може да помогне да се разкрие как възникват болестите и кои лекарства могат ефективно да ги лекуват.
Тези кръвоносни съдове се намират в част от тънките черва, наречена илеум. Кредит: Ana-Maria Cujba, Catherine Tudor, and Rasa Elmentaite
Взети заедно, повече от три дузини документи на HCA представляват голяма стъпка напред. Междувременно данните, публикувани по-рано от консорциума, вече подхраниха нови открития: Работата, публикувана през 2020 г., помогна за разкриването на неочаквани тъкани, които бяха уязвими към COVID-19, а карта на човешкия бял дроб разкри нов тип клетка – йоноцитната – която може да играе ключова роля при кистозна фиброза.
Нов материал от кръв, успешно възстановява костите и тъканите след травми и заболявания
„Взети заедно, атласите имат потенциала да представляват ресурс, който други могат да бъдат вдъхновени да изследват и сравняват с други биологични контексти, като различни видове и редки болести“, пише Янай. „Тогава изследователите може да открият аспекти на човешкото тяло, които сега не бхме могли да си представим“.
Петър Димитров
––––––––––––––––––
Източник: Scientists take huge step forward in mapping all 37 trillion cells in the human body, Nicoletta Lanese, Live Science
