Nový atlas podrobne mapuje 1,6 milióna ľudských črevných buniek s bezprecedentnou presnosťou

Doteraz najkomplexnejšia mapa ľudských črevných buniek bola vytvorená kombináciou priestorových a jednojadrových údajov z 1,6 milióna buniek.

Mapovanie črevných buniek by mohlo poskytnúť lepší prehľad o tom, čo sa deje pri ochoreniach, ako je rakovina čriev a zápalové ochorenie čriev (IBD). Pomocou atlasu výskumníci zo Sangerovho inštitútu a ich kolegovia identifikovali novú úlohu konkrétnej črevnej bunky, ktorá môže byť u niektorých ľudí zapojená do cyklu zápalu a spôsobovať bolesť a nepohodlie.

Štúdia publikovaná v časopise Nature opisuje, ako tím skombinoval viac ako 25 jednojadrových súborov údajov o ľudskom gastrointestinálnom (GI) systéme, aby vytvoril najväčší voľne dostupný zdroj údajov o črevách na svete. Tento zdroj obsahuje vzorky od zdravých jedincov, ako aj od tých, ktorí trpia rôznymi chorobami.

Význam mapy črevných buniek

Lepším pochopením štruktúry čreva v zdravom stave a pri chorobách môžu výskumníci identifikovať kľúčové zmeny, ktoré môžu súvisieť s nástupom ochorení, ako je ulcerózna kolitída a Crohnova choroba, a tiež objaviť nové ciele pre vývoj liekov.

Tento článok je súčasťou série publikácií (Nature Portfolio) spojených s projektom Human Cell Atlas, ktoré predstavujú významný pokrok v našom chápaní ľudského tela. Tieto štúdie osvetľujú kľúčové aspekty vývojovej biológie, zdravia a chorôb a prispievajú k vývoju analytických nástrojov, ktoré pomôžu pri vývoji atlasu ľudských buniek.

Gastrointestinálny trakt zahŕňa orgány zodpovedné za trávenie, od úst až po konečník. Vykonáva dôležité funkcie, ako je vstrebávanie živín a ochrana pred patogénmi. Gastrointestinálne ochorenia postihujú milióny ľudí na celom svete. Napríklad ulcerózna kolitída a Crohnova choroba postihujú viac ako 7 miliónov ľudí. Tieto ochorenia sa vyznačujú príznakmi, ako sú bolesti brucha, hnačka, krvácanie z konečníka, únava a problémy s kĺbmi.

Rakovina hrubého čreva, známa aj ako kolorektálny karcinóm, je štvrtým najčastejším druhom rakoviny v Spojenom kráľovstve, pričom každý rok je diagnostikovaná takmer 43 000 ľudí. Na celom svete je približne dva milióny prípadov.

Vytvorenie harmonizovaného zdroja

Vzhľadom na dôležitosť týchto ochorení sa vykonalo mnoho štúdií jednotlivých jadrových buniek gastrointestinálneho traktu. Fragmentované údaje a metódy však externým výskumníkom sťažujú využívanie týchto zdrojov.

Na riešenie tohto problému vyvinuli výskumníci nástroj na harmonizáciu údajov, čím vytvorili štandardizovaný zdroj črevných buniek, ku ktorému majú prístup vedci na celom svete. Nástroj sa dá použiť aj na iné orgány na účely ďalšieho výskumu.

Výsledný atlas kombinuje 25 súborov údajov a zahŕňa 1,6 milióna buniek s jednojadrovými a priestorovými údajmi, pričom poskytuje informácie o typoch buniek, ich umiestnení a interakciách s prostredím. Atlas obsahuje údaje od zdravých jedincov, ako aj od pacientov s gastrointestinálnym a kolorektálnym karcinómom, celiakiou, ulceróznou kolitídou a Crohnovou chorobou.

Objav novej úlohy buniek

Tím objavil typ buniek známych ako črevné metaplastické bunky, ktoré môžu byť zapojené do zápalu. Tieto bunky, ktoré sa bežne podieľajú na oprave výstelky žalúdka, vykazovali genetickú podobnosť s inými bunkami gastrointestinálneho traktu spojenými so zápalom. Vedci špekulujú, že zápal pri IBD spôsobuje zmeny v týchto bunkách, čím sa zápal zvyšuje.

Aplikácia atlasu

Atlas je k dispozícii bezplatne a boli vyvinuté nové postupy, ktoré umožňujú pridávanie budúcich výskumných údajov, čím sa pre vedcov vytvára dynamický a prístupný zdroj.

Dr. Amanda Oliverová, prvá autorka zo Sangerovho inštitútu, povedala:
„Priestorové a jednojadrové údaje poskytujú jedinečný pohľad na to, ako črevné bunky interagujú, a pomáhajú lepšie pochopiť, ako ľudské telo funguje. Dúfame, že výskumníci budú naďalej stavať na tomto zdroji a pridávať nové poznatky na zlepšenie ľudského zdravia.“

Dr. Rasa Elmentaite, spoluautorka štúdie, dodala:
„Tento integrovaný atlas obsahuje obrovské množstvo údajov, ktoré nám umožňujú identifikovať patogénne typy buniek, ktoré by mohli byť cieľom budúcich intervencií.“

Profesorka Sarah Teichmannová, spoluzakladateľka Atlasu ľudských buniek, povedala:
„Tento atlas demonštruje, čo sa dá dosiahnuť otvorenou spoluprácou medzi vedcami z celého sveta. Je to mocný nástroj na pochopenie chorôb a vývoj nových liečebných postupov.“