Nový atlas podrobně mapuje 1,6 milionu lidských střevních buněk s nebývalou přesností

Dosud nejkomplexnější mapa lidských střevních buněk byla vytvořena kombinací prostorových a jednojádrových dat z 1,6 milionu buněk.

Mapování střevních buněk by mohlo poskytnout lepší vhled do toho, co se děje u onemocnění, jako je rakovina střev a zánětlivé onemocnění střev (IBD). Pomocí atlasu vědci ze Sangerova institutu a jejich kolegové identifikovali novou roli konkrétní střevní buňky, která se u některých lidí může podílet na cyklu zánětu a způsobovat bolest a nepohodlí.

Studie publikovaná v časopise Nature popisuje, jak tým zkombinoval více než 25 jednojádrových datových sad o lidském gastrointestinálním (GI) traktu a vytvořil tak největší volně dostupný zdroj dat o střevech na světě. Tento zdroj zahrnuje vzorky od zdravých jedinců i od osob trpících různými onemocněními.

Význam mapy střevních buněk

Lepším pochopením struktury střeva ve zdraví i při onemocnění mohou vědci identifikovat klíčové změny, které mohou souviset s nástupem onemocnění, jako je ulcerózní kolitida a Crohnova choroba, a také objevit nové cíle pro vývoj léků.

Tento článek je součástí série publikací (Nature Portfolio) spojených s projektem Human Cell Atlas, které představují významný pokrok v našem chápání lidského těla. Tyto studie osvětlují klíčové aspekty vývojové biologie, zdraví a nemocí a přispívají k vývoji analytických nástrojů, které pomohou při tvorbě atlasu lidských buněk.

Gastrointestinální trakt zahrnuje orgány zodpovědné za trávení, od úst až po konečník. Plní důležité funkce, jako je vstřebávání živin a ochrana před patogeny. Gastrointestinální onemocnění postihují miliony lidí na celém světě. Například ulcerózní kolitida a Crohnova choroba postihují více než 7 milionů lidí. Tato onemocnění se vyznačují příznaky, jako jsou bolesti břicha, průjem, krvácení z konečníku, únava a problémy s klouby.

Rakovina tlustého střeva, známá také jako kolorektální karcinom, je čtvrtým nejčastějším typem rakoviny ve Spojeném království, kde je každoročně diagnostikována téměř 43 000 lidí. Celosvětově se vyskytují přibližně dva miliony případů.

Vytvoření harmonizovaného zdroje

Vzhledem k významu těchto onemocnění bylo provedeno mnoho studií struktury gastrointestinálních buněk na jednotlivých jádrech. Nicméně fragmentovaná data a metody ztěžují externím výzkumníkům využití těchto zdrojů.

Aby se tento problém vyřešil, vědci vyvinuli nástroj pro harmonizaci dat, který vytváří standardizovaný zdroj střevních buněk, jež je přístupný vědcům po celém světě. Nástroj lze také použít na další výzkum v jiných orgánech.

Výsledný atlas kombinuje 25 datových sad a zahrnuje 1,6 milionu buněk s jednojadernými a prostorovými daty, které poskytují informace o typech buněk, jejich umístění a interakcích s prostředím. Atlas obsahuje data od zdravých jedinců i pacientů s gastroepiploickým a kolorektálním karcinomem, celiakií, ulcerózní kolitidou a Crohnovou chorobou.

Objev nové role buněk

Tým objevil typ buněk známý jako střevní metaplastické buňky, které by mohly být zapojeny do zánětu. Tyto buňky, které se normálně podílejí na opravě výstelky žaludku, vykazovaly genetickou podobnost s jinými buňkami gastrointestinálního traktu spojenými se zánětem. Vědci spekulují, že zánět u IBD způsobuje změny v těchto buňkách, což zvyšuje zánět.

Aplikace atlasu

Atlas je k dispozici zdarma a byly vyvinuty nové postupy, které umožňují přidávání budoucích výzkumných dat, čímž vzniká dynamický a přístupný zdroj pro vědce.

Dr. Amanda Oliverová, první autorka studie ze Sangerova institutu, uvedla:
„Prostorová a jednojádrová data poskytují jedinečný vhled do interakce střevních buněk a pomáhají lépe pochopit, jak lidské tělo funguje. Doufáme, že vědci budou tento zdroj dále rozvíjet a přidávat nové poznatky ke zlepšení lidského zdraví.“

Dr. Rasa Elmentaite, spoluautorka studie, dodala:
„Tento integrovaný atlas obsahuje obrovské množství dat, což nám umožňuje identifikovat patogenní typy buněk, které by mohly být cílem budoucích intervencí.“

Profesorka Sarah Teichmannová, spoluzakladatelka Atlasu lidských buněk, uvedla:
„Tento atlas ukazuje, čeho lze dosáhnout otevřenou spoluprací mezi vědci z celého světa. Je to mocný nástroj pro pochopení nemocí a vývoj nových léčebných postupů.“