Nov atlas podrobno in z nezaslišano natančnostjo kartira 1,6 milijona človeških črevesnih celic

Doslej najobsežnejši zemljevid človeških črevesnih celic je bil ustvarjen z združevanjem prostorskih in enojnih jedrnih podatkov iz 1,6 milijona celic.

Kartiranje črevesnih celic bi lahko ponudilo boljši vpogled v dogajanje pri boleznih, kot sta rak črevesja in vnetna črevesna bolezen (VČB). Raziskovalci na Sangerjevem inštitutu so s pomočjo atlasa odkrili novo vlogo določene črevesne celice, ki je pri nekaterih ljudeh lahko vključena v cikel vnetja, kar povzroča bolečino in nelagodje.

Študija, objavljena v reviji Nature, opisuje, kako je ekipa združila več kot 25 enojnih naborov podatkov o človeških prebavilih (GI), da bi ustvarila največji svetovni prosto dostopni vir podatkov o črevesju. Ta vir vključuje vzorce tako zdravih posameznikov kot tistih, ki trpijo za različnimi boleznimi.

Pomen zemljevida črevesnih celic

Z boljšim razumevanjem strukture črevesja v zdravju in bolezni lahko raziskovalci prepoznajo ključne spremembe, ki so lahko povezane z nastankom bolezni, kot sta ulcerozni kolitis in Crohnova bolezen, ter odkrijejo nove tarče za razvoj zdravil.

Ta članek je del serije publikacij (Nature Portfolio), povezanih s projektom Human Cell Atlas, ki predstavljajo pomemben napredek v našem razumevanju človeškega telesa. Te študije osvetljujejo ključne vidike razvojne biologije, zdravja in bolezni ter prispevajo k razvoju analitičnih orodij, ki bodo pomagala pri razvoju atlasa človeških celic.

Prebavila vključujejo organe, odgovorne za prebavo, od ust do anusa. Opravljajo pomembne funkcije, kot sta absorpcija hranil in zaščita pred patogeni. Bolezni prebavil prizadenejo milijone ljudi po vsem svetu. Na primer, ulcerozni kolitis in Crohnova bolezen prizadeneta več kot 7 milijonov ljudi. Za te bolezni so značilni simptomi, kot so bolečine v trebuhu, driska, krvavitve iz danke, utrujenost in težave s sklepi.

Rak debelega črevesa, znan tudi kot kolorektalni rak, je četrti najpogostejši rak v Združenem kraljestvu, saj ga vsako leto diagnosticirajo pri skoraj 43.000 ljudeh. Po vsem svetu je približno dva milijona primerov.

Ustvarjanje usklajenega vira

Zaradi pomembnosti teh bolezni je bilo izvedenih veliko študij o strukturi celic prebavil na posameznih jedrih. Vendar pa so razdrobljeni podatki in metode zunanjim raziskovalcem otežili uporabo teh virov.

Da bi rešili to težavo, so raziskovalci razvili orodje za usklajevanje podatkov, s katerim so ustvarili standardiziran vir črevesnih celic, ki je dostopen znanstvenikom po vsem svetu. Orodje se lahko uporabi tudi za druge organe za nadaljnje raziskave.

Nastali atlas združuje 25 naborov podatkov in vključuje 1,6 milijona celic z enojnimi jedri in prostorskimi podatki, ki zagotavljajo informacije o vrstah celic, njihovih lokacijah in interakcijah z okoljem. Atlas vključuje podatke zdravih posameznikov ter bolnikov z rakom prebavil in debelega črevesa, celiakijo, ulceroznim kolitisom in Crohnovo boleznijo.

Odkritje nove vloge celic

Ekipa je odkrila vrsto celic, znanih kot črevesne metaplastične celice, ki so lahko povezane z vnetjem. Te celice, ki so običajno vključene v obnovo sluznice želodca, so pokazale genetske podobnosti z drugimi celicami prebavil, povezanimi z vnetjem. Znanstveniki domnevajo, da vnetje pri vnetni črevesni bolezni povzroča spremembe v teh celicah, kar povečuje vnetje.

Uporaba atlasa

Atlas je na voljo brezplačno, razviti pa so bili tudi novi postopki, ki omogočajo dodajanje prihodnjih raziskovalnih podatkov, s čimer je za znanstvenike ustvarjen dinamičen in dostopen vir.

Dr. Amanda Oliver, prva avtorica iz Sangerjevega inštituta, je dejala:
»Prostorski in enojni jedrni podatki zagotavljajo edinstven vpogled v interakcijo črevesnih celic in pomagajo bolje razumeti, kako deluje človeško telo. Upamo, da bodo raziskovalci še naprej gradili na tem viru in dodajali nove vpoglede za izboljšanje človekovega zdravja.«

Dr. Rasa Elmentaite, soavtorica študije, je dodala:
»Ta integrirani atlas vključuje ogromno količino podatkov, ki nam omogočajo, da prepoznamo patogene vrste celic, ki bi lahko bile tarče za prihodnje posege.«

Profesorica Sarah Teichmann, soustanoviteljica Atlasa človeških celic, je dejala:
»Ta atlas prikazuje, kaj je mogoče doseči z odprtim sodelovanjem med znanstveniki z vsega sveta. Je močno orodje za razumevanje bolezni in razvoj novih zdravljenj.«