Нов атлас картографира 1,6 милиона човешки чревни клетки в детайли с безпрецедентна точност

Най-изчерпателната карта на човешките чревни клетки до момента е създадена чрез комбиниране на пространствени и едноядрени данни от 1,6 милиона клетки.

Картографирането на чревните клетки би могло да предостави по-добра представа за това какво се случва при заболявания като рак на червата и възпалителни заболявания на червата (IBD). Използвайки атласа, изследователи от Института Сангер и техни колеги са идентифицирали нова роля за определена чревна клетка, която може да участва в цикъл на възпаление при някои хора, причинявайки болка и дискомфорт.

Проучването, публикувано в списание Nature, описва как екипът е комбинирал повече от 25 едноядрени набора от данни за човешки стомашно-чревни (GI) органи, за да създаде най-големия свободно достъпен ресурс от данни за червата в света. Този ресурс включва проби както от здрави индивиди, така и от такива, страдащи от различни заболявания.

Значението на картата на чревните клетки

Чрез по-добро разбиране на структурата на червата в добро здраве и при заболявания, изследователите могат да идентифицират ключови промени, които могат да бъдат свързани с появата на заболявания като улцерозен колит и болестта на Крон, както и да открият нови цели за разработване на лекарства.

Тази статия е част от поредица публикации (Nature Portfolio), свързани с проекта „Атлас на човешките клетки“, които представляват значителен напредък в разбирането ни за човешкото тяло. Тези изследвания осветяват ключови аспекти на биологията на развитието, здравето и болестите и допринасят за разработването на аналитични инструменти, които ще помогнат за разработването на атлас на човешките клетки.

Стомашно-чревният тракт включва органите, отговорни за храносмилането, от устата до ануса. Той изпълнява важни функции, като например усвояване на хранителни вещества и защита от патогени. Стомашно-чревните заболявания засягат милиони хора по целия свят. Например, улцерозният колит и болестта на Крон засягат повече от 7 милиона души. Тези заболявания се характеризират със симптоми като коремна болка, диария, ректално кървене, умора и проблеми със ставите.

Ракът на червата, известен още като колоректален рак, е четвъртият най-често срещан рак във Великобритания, като всяка година се диагностицират почти 43 000 души. В световен мащаб има около два милиона случая.

Създаване на хармонизиран ресурс

Поради важността на тези заболявания са проведени много едноядрени изследвания на структурата на стомашно-чревните клетки. Фрагментираните данни и методи обаче затрудняват използването на тези ресурси от външни изследователи.

За да се справят с този проблем, изследователите разработиха инструмент за хармонизиране на данни, създавайки стандартизиран ресурс от чревни клетки, достъпен за учени от цял свят. Инструментът може да се прилага и към други органи за по-нататъшни изследвания.

Полученият атлас комбинира 25 набора от данни и включва 1,6 милиона клетки с едноядрени и пространствени данни, предоставяйки информация за клетъчните типове, тяхното местоположение и взаимодействия с околната среда. Атласът включва данни от здрави индивиди, както и от пациенти с гастро- и колоректален рак, цьолиакия, улцерозен колит и болест на Крон.

Откриване на нова роля за клетките

Екипът откри вид клетки, известни като чревни метапластични клетки, които може да участват във възпалението. Тези клетки, които обикновено участват във възстановяването на лигавицата на стомаха, показват генетични сходства с други стомашно-чревни клетки, свързани с възпалението. Учените предполагат, че възпалението при възпалителни заболявания на червата (IBD) причинява промени в тези клетки, увеличавайки възпалението.

Приложение на атласа

Атласът е достъпен безплатно и са разработени нови процеси, които позволяват добавянето на бъдещи изследователски данни, създавайки динамичен и достъпен ресурс за учените.

Д-р Аманда Оливър, първи автор от Института Сангер, каза:
„Пространствените и едноядрени данни предоставят уникална информация за това как чревните клетки взаимодействат, помагайки за по-доброто разбиране на начина, по който функционира човешкото тяло. Надяваме се, че изследователите ще продължат да надграждат върху този ресурс, добавяйки нови прозрения за подобряване на човешкото здраве.“

Д-р Раса Елментайте, съавтор на изследването, добави:
„Този интегриран атлас включва огромно количество данни, което ни позволява да идентифицираме патогенни клетъчни типове, които биха могли да бъдат цели за бъдещи интервенции.“

Професор Сара Тайхман, съосновател на Атласа на човешките клетки, каза:
„Този атлас демонстрира какво може да се постигне чрез отворено сътрудничество между учени от цял свят. Той е мощен инструмент за разбиране на болестите и разработване на нови лечения.“