Νέος άτλας χαρτογραφεί 1,6 εκατομμύρια ανθρώπινα εντερικά κύτταρα με λεπτομέρεια και πρωτοφανή ακρίβεια

Ο πιο ολοκληρωμένος χάρτης των ανθρώπινων εντερικών κυττάρων μέχρι σήμερα έχει δημιουργηθεί συνδυάζοντας χωρικά και μονοπύρηνα δεδομένα από 1,6 εκατομμύρια κύτταρα.

Η χαρτογράφηση των εντερικών κυττάρων θα μπορούσε να παρέχει περισσότερες πληροφορίες για το τι συμβαίνει σε ασθένειες όπως ο καρκίνος του εντέρου και η φλεγμονώδης νόσος του εντέρου (IBD). Χρησιμοποιώντας τον άτλαντα, ερευνητές του Ινστιτούτου Sanger και οι συνάδελφοί τους εντόπισαν έναν νέο ρόλο για ένα συγκεκριμένο εντερικό κύτταρο που μπορεί να εμπλέκεται σε έναν κύκλο φλεγμονής σε ορισμένα άτομα, προκαλώντας πόνο και δυσφορία.

Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature, περιγράφει πώς η ομάδα συνδύασε περισσότερα από 25 μονοπύρηνα σύνολα δεδομένων ανθρώπινου γαστρεντερικού (ΓΕ) για να δημιουργήσει τη μεγαλύτερη ελεύθερα διαθέσιμη πηγή δεδομένων για το έντερο στον κόσμο. Αυτή η πηγή περιλαμβάνει δείγματα τόσο από υγιή άτομα όσο και από άτομα που πάσχουν από διάφορες ασθένειες.

Η Σημασία του Χάρτη των Εντερικών Κυττάρων

Κατανοώντας καλύτερα τη δομή του εντέρου στην υγεία και την ασθένεια, οι ερευνητές μπορούν να εντοπίσουν βασικές αλλαγές που μπορεί να σχετίζονται με την εμφάνιση ασθενειών όπως η ελκώδης κολίτιδα και η νόσος του Crohn, καθώς και να ανακαλύψουν νέους στόχους για την ανάπτυξη φαρμάκων.

Αυτό το άρθρο αποτελεί μέρος μιας σειράς δημοσιεύσεων (Nature Portfolio) που σχετίζονται με το έργο Human Cell Atlas, οι οποίες αντιπροσωπεύουν σημαντικές προόδους στην κατανόηση του ανθρώπινου σώματος. Αυτές οι μελέτες φωτίζουν βασικές πτυχές της αναπτυξιακής βιολογίας, της υγείας και των ασθενειών και συμβάλλουν στην ανάπτυξη αναλυτικών εργαλείων που θα βοηθήσουν στην ανάπτυξη ενός άτλαντα ανθρώπινων κυττάρων.

Το γαστρεντερικό σύστημα περιλαμβάνει τα όργανα που είναι υπεύθυνα για την πέψη, από το στόμα έως τον πρωκτό. Εκτελεί σημαντικές λειτουργίες όπως η απορρόφηση θρεπτικών συστατικών και η προστασία από παθογόνα. Οι γαστρεντερικές παθήσεις επηρεάζουν εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως. Για παράδειγμα, η ελκώδης κολίτιδα και η νόσος του Crohn επηρεάζουν περισσότερα από 7 εκατομμύρια άτομα. Αυτές οι ασθένειες χαρακτηρίζονται από συμπτώματα όπως κοιλιακό άλγος, διάρροια, αιμορραγία από το ορθό, κόπωση και προβλήματα στις αρθρώσεις.

Ο καρκίνος του εντέρου, γνωστός και ως καρκίνος του παχέος εντέρου, είναι ο τέταρτος πιο συχνός καρκίνος στο Ηνωμένο Βασίλειο, με σχεδόν 43.000 άτομα να διαγιγνώσκονται κάθε χρόνο. Υπάρχουν περίπου δύο εκατομμύρια κρούσματα παγκοσμίως.

Δημιουργία ενός εναρμονισμένου πόρου

Λόγω της σημασίας αυτών των ασθενειών, έχουν διεξαχθεί πολλές μονοπύρηνες μελέτες για τη δομή των γαστρεντερικών κυττάρων. Ωστόσο, τα αποσπασματικά δεδομένα και οι μέθοδοι έχουν δυσκολέψει τους εξωτερικούς ερευνητές να χρησιμοποιήσουν αυτούς τους πόρους.

Για να αντιμετωπίσουν αυτό το ζήτημα, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα εργαλείο εναρμόνισης δεδομένων, δημιουργώντας μια τυποποιημένη πηγή εντερικών κυττάρων στην οποία έχουν πρόσβαση επιστήμονες σε όλο τον κόσμο. Το εργαλείο μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε άλλα όργανα για περαιτέρω έρευνα.

Ο άτλας που προκύπτει συνδυάζει 25 σύνολα δεδομένων και περιλαμβάνει 1,6 εκατομμύρια κύτταρα με μονοπύρηνα και χωρικά δεδομένα, παρέχοντας πληροφορίες για τους τύπους κυττάρων, τις θέσεις τους και τις αλληλεπιδράσεις τους με το περιβάλλον. Ο άτλας περιλαμβάνει δεδομένα από υγιή άτομα καθώς και από ασθενείς με γαστρεντερικό και ορθοκολικό καρκίνο, κοιλιοκάκη, ελκώδη κολίτιδα και νόσο του Crohn.

Ανακάλυψη ενός νέου ρόλου για τα κύτταρα

Η ομάδα ανακάλυψε έναν τύπο κυττάρου γνωστού ως εντερικά μεταπλαστικά κύτταρα που μπορεί να εμπλέκονται στη φλεγμονή. Αυτά τα κύτταρα, τα οποία κανονικά εμπλέκονται στην επιδιόρθωση του βλεννογόνου του στομάχου, έδειξαν γενετικές ομοιότητες με άλλα γαστρεντερικά κύτταρα που σχετίζονται με φλεγμονή. Οι επιστήμονες εικάζουν ότι η φλεγμονή στην ΙΦΝΕ προκαλεί αλλαγές σε αυτά τα κύτταρα, αυξάνοντας τη φλεγμονή.

Εφαρμογή του άτλαντα

Ο άτλας διατίθεται δωρεάν και έχουν αναπτυχθεί νέες διαδικασίες που επιτρέπουν την προσθήκη μελλοντικών ερευνητικών δεδομένων, δημιουργώντας έναν δυναμικό και προσβάσιμο πόρο για τους επιστήμονες.

Η Δρ. Amanda Oliver, πρώτη συγγραφέας από το Ινστιτούτο Sanger, δήλωσε:
«Τα χωρικά και μονοπύρηνα δεδομένα παρέχουν μοναδικές γνώσεις για το πώς αλληλεπιδρούν τα κύτταρα του εντέρου, βοηθώντας στην καλύτερη κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του ανθρώπινου σώματος. Ελπίζουμε ότι οι ερευνητές θα συνεχίσουν να βασίζονται σε αυτόν τον πόρο, προσθέτοντας νέες γνώσεις για τη βελτίωση της ανθρώπινης υγείας».

Η Δρ. Ράσα Ελμεντάιτε, συν-συγγραφέας της μελέτης, πρόσθεσε:
«Αυτός ο ολοκληρωμένος άτλαντας περιλαμβάνει μια τεράστια ποσότητα δεδομένων, επιτρέποντάς μας να εντοπίσουμε παθογόνους κυτταρικούς τύπους που θα μπορούσαν να αποτελέσουν στόχους για μελλοντικές παρεμβάσεις».

Η καθηγήτρια Sarah Teichmann, συνιδρύτρια του Άτλαντα Ανθρώπινων Κυττάρων, δήλωσε:
«Αυτός ο άτλας καταδεικνύει τι μπορεί να επιτευχθεί μέσω της ανοιχτής συνεργασίας μεταξύ επιστημόνων από όλο τον κόσμο. Είναι ένα ισχυρό εργαλείο για την κατανόηση των ασθενειών και την ανάπτυξη νέων θεραπειών».