Naujame atlase beprecedenčiu tikslumu detaliai atvaizduota 1,6 mln. žmogaus žarnyno ląstelių

Iki šiol išsamiausias žmogaus žarnyno ląstelių žemėlapis buvo sukurtas sujungus 1,6 milijono ląstelių erdvinius ir vieno branduolio duomenis.

Žarnyno ląstelių kartografavimas galėtų suteikti daugiau informacijos apie tai, kas vyksta sergant tokiomis ligomis kaip žarnyno vėžys ir uždegiminė žarnyno liga (UŽL). Naudodami atlasą, Sanger instituto tyrėjai ir jų kolegos nustatė naują vaidmenį konkrečiai žarnyno ląstelei, kuri kai kuriems žmonėms gali būti susijusi su uždegimo ciklu, sukeldama skausmą ir diskomfortą.

Žurnale „Nature“ paskelbtame tyrime aprašoma, kaip komanda sujungė daugiau nei 25 vieno branduolio žmogaus virškinimo trakto (VT) duomenų rinkinius, kad sukurtų didžiausią pasaulyje laisvai prieinamą žarnyno duomenų išteklių. Šiame išteklių šaltinyje yra tiek sveikų asmenų, tiek sergančių įvairiomis ligomis, mėginių.

Žarnyno ląstelių žemėlapio reikšmė

Geriau suprasdami žarnyno struktūrą sveikatos ir ligų kontekste, tyrėjai gali nustatyti pagrindinius pokyčius, kurie gali būti susiję su tokių ligų kaip opinis kolitas ir Krono liga atsiradimu, taip pat atrasti naujus vaistų kūrimo taikinius.

Šis straipsnis yra dalis leidinių serijos („Nature Portfolio“), susijusios su projektu „Žmogaus ląstelių atlasas“, kurie žymi reikšmingą pažangą mūsų supratime apie žmogaus kūną. Šie tyrimai nušviečia pagrindinius raidos biologijos, sveikatos ir ligų aspektus ir prisideda prie analitinių įrankių, kurie padės sukurti žmogaus ląstelių atlasą, kūrimo.

Virškinimo traktas apima organus, atsakingus už virškinimą, nuo burnos iki išangės. Jis atlieka svarbias funkcijas, tokias kaip maistinių medžiagų įsisavinimas ir apsauga nuo patogenų. Virškinimo trakto ligos paveikia milijonus žmonių visame pasaulyje. Pavyzdžiui, opinis kolitas ir Krono liga paveikia daugiau nei 7 milijonus žmonių. Šioms ligoms būdingi tokie simptomai kaip pilvo skausmas, viduriavimas, kraujavimas iš tiesiosios žarnos, nuovargis ir sąnarių problemos.

Žarnyno vėžys, dar žinomas kaip kolorektalinis vėžys, yra ketvirtas pagal dažnumą vėžys Jungtinėje Karalystėje, kasmet diagnozuojamas beveik 43 000 žmonių. Visame pasaulyje yra apie du milijonai atvejų.

Suderinto ištekliaus kūrimas

Dėl šių ligų svarbos atlikta daug vieno branduolio virškinamojo trakto ląstelių struktūros tyrimų. Tačiau fragmentiški duomenys ir metodai apsunkino išorės tyrėjams šių išteklių naudojimą.

Siekdami išspręsti šią problemą, tyrėjai sukūrė duomenų derinimo įrankį, sukurdami standartizuotą žarnyno ląstelių išteklių, prieinamą mokslininkams visame pasaulyje. Įrankis taip pat gali būti taikomas kitiems organams tolesniems tyrimams.

Gautas atlasas sujungia 25 duomenų rinkinius ir apima 1,6 milijono ląstelių su vieno branduolio ir erdviniais duomenimis, teikiančiais informaciją apie ląstelių tipus, jų vietas ir sąveiką su aplinka. Atlase pateikiami duomenys apie sveikus asmenis, taip pat pacientus, sergančius skrandžio ir kolorektaliniu vėžiu, celiakija, opiniu kolitu ir Krono liga.

Naujo ląstelių vaidmens atradimas

Komanda atrado ląstelių tipą, vadinamą žarnyno metaplastinėmis ląstelėmis, kurios gali būti susijusios su uždegimu. Šios ląstelės, kurios paprastai dalyvauja atkuriant skrandžio gleivinę, parodė genetinius panašumus į kitas su uždegimu susijusias virškinamojo trakto ląsteles. Mokslininkai spėja, kad uždegimas, susijęs su uždegimine žarnyno liga (UŽL), sukelia šių ląstelių pokyčius, sustiprindamas uždegimą.

Atlaso taikymas

Atlasas prieinamas nemokamai, o sukurti nauji procesai leidžia papildyti būsimų tyrimų duomenis, sukuriant dinamišką ir prieinamą išteklių mokslininkams.

Dr. Amanda Oliver, pirmoji straipsnio autorė iš Sanger instituto, sakė:
„Erdviniai ir vieno branduolio duomenys suteikia unikalių įžvalgų apie tai, kaip žarnyno ląstelės sąveikauja, ir padeda geriau suprasti, kaip veikia žmogaus kūnas. Tikimės, kad tyrėjai ir toliau remsis šiuo šaltiniu, pridėdami naujų įžvalgų, siekdami pagerinti žmonių sveikatą.“

Tyrimo bendraautorė dr. Rasa Elmentaitė pridūrė:
„Šiame integruotame atlase yra didžiulis kiekis duomenų, leidžiančių mums nustatyti patogeninių ląstelių tipus, kurie galėtų būti būsimų intervencijų taikiniai.“

Profesorė Sarah Teichmann, „Žmogaus ląstelių atlaso“ bendraįkūrėja, sakė:
„Šis atlasas parodo, ko galima pasiekti atvirai bendradarbiaujant mokslininkams iš viso pasaulio. Tai galinga priemonė ligoms suprasti ir naujiems gydymo būdams kurti.“