Новий атлас детально картує 1,6 мільйона клітин людського кишечника з безпрецедентною точністю

Найповнішу на сьогодні карту клітин кишечника людини було створено шляхом об'єднання просторових та одноядерних даних 1,6 мільйона клітин.

Картування клітин кишечника може дати більше розуміння того, що відбувається при таких захворюваннях, як рак кишечника та запальні захворювання кишечника (ЗЗК). Використовуючи атлас, дослідники з Інституту Сангера та їхні колеги визначили нову роль певної клітини кишечника, яка може бути залучена до циклу запалення у деяких людей, викликаючи біль та дискомфорт.

У дослідженні, опублікованому в журналі Nature, описується, як команда об'єднала понад 25 одноядерних наборів даних про шлунково-кишковий тракт (ШКТ) людини, щоб створити найбільший у світі вільно доступний ресурс даних про кишечник. Цей ресурс включає зразки як здорових людей, так і тих, хто страждає на різні захворювання.

Значення карти клітин кишечника

Краще розуміючи структуру кишечника в здоровому стані та при захворюваннях, дослідники можуть виявити ключові зміни, які можуть бути пов'язані з початком таких захворювань, як виразковий коліт та хвороба Крона, а також відкрити нові мішені для розробки ліків.

Ця стаття є частиною серії публікацій (Nature Portfolio), пов'язаних з проектом «Атлас клітин людини», які представляють собою значний прогрес у нашому розумінні людського тіла. Ці дослідження висвітлюють ключові аспекти біології розвитку, здоров'я та хвороб, а також сприяють розробці аналітичних інструментів, які допоможуть у створенні атласу клітин людини.

Шлунково-кишковий тракт включає органи, відповідальні за травлення, від рота до ануса. Він виконує важливі функції, такі як засвоєння поживних речовин і захист від патогенів. Шлунково-кишкові захворювання вражають мільйони людей у всьому світі. Наприклад, виразковий коліт і хвороба Крона вражають понад 7 мільйонів людей. Ці захворювання характеризуються такими симптомами, як біль у животі, діарея, ректальна кровотеча, втома та проблеми із суглобами.

Рак кишечника, також відомий як колоректальний рак, є четвертим за поширеністю видом раку у Великій Британії, щороку його діагностують майже у 43 000 осіб. У світі реєструється близько двох мільйонів випадків.

Створення гармонізованого ресурсу

Через важливість цих захворювань було проведено багато одноядерних досліджень структури клітин шлунково-кишкового тракту. Однак фрагментарність даних і методів ускладнила використання цих ресурсів сторонніми дослідниками.

Щоб вирішити цю проблему, дослідники розробили інструмент гармонізації даних, створивши стандартизований ресурс клітин кишечника, доступний для вчених у всьому світі. Інструмент також можна застосовувати до інших органів для подальших досліджень.

Отриманий атлас об'єднує 25 наборів даних і включає 1,6 мільйона клітин з одноядерними та просторовими даними, надаючи інформацію про типи клітин, їх розташування та взаємодію з навколишнім середовищем. Атлас містить дані здорових людей, а також пацієнтів з гастро- та колоректальним раком, целіакією, виразковим колітом та хворобою Крона.

Відкриття нової ролі клітин

Команда дослідників виявила тип клітин, відомий як кишкові метапластичні клітини, які можуть бути задіяні у запаленні. Ці клітини, які зазвичай беруть участь у відновленні слизової оболонки шлунка, показали генетичну схожість з іншими клітинами шлунково-кишкового тракту, пов'язаними із запаленням. Вчені припускають, що запалення при запальних захворюваннях кишечника викликає зміни в цих клітинах, посилюючи запалення.

Застосування атласу

Атлас доступний безкоштовно, а також були розроблені нові процеси, які дозволяють додавати дані майбутніх досліджень, створюючи динамічний та доступний ресурс для вчених.

Доктор Аманда Олівер, перший автор дослідження з Інституту Сангера, сказала:
«Просторові та одноядерні дані надають унікальне розуміння того, як взаємодіють клітини кишечника, допомагаючи краще зрозуміти, як працює людський організм. Ми сподіваємося, що дослідники продовжуватимуть розвивати цей ресурс, додаючи нові дані для покращення здоров'я людини».

Доктор Раса Ельментайте, співавтор дослідження, додала:
«Цей інтегрований атлас містить величезну кількість даних, що дозволяє нам ідентифікувати патогенні типи клітин, які можуть бути мішенями для майбутніх втручань».

Професор Сара Тейхманн, співзасновниця Атласу клітин людини, сказала:
«Цей атлас демонструє, чого можна досягти завдяки відкритій співпраці між вченими з усього світу. Це потужний інструмент для розуміння хвороб та розробки нових методів лікування».