клеточный атлас

ЖКТ не только отвечает за переваривание пищи и всасывание питательных веществ, но и выполняет барьерную функцию, защищая организм от проникновения вредных микробов. Вместе с тем заболевания ЖКТ, такие как воспаление и рак кишечника, затрагивают миллионы людей по всему миру.

Несмотря на многочисленные исследования, данные о клеточной структуре кишечника оставались разрозненными из-за использования различных методик и подходов к классификации клеток. Чтобы решить эту проблему, группа исследователей из Института Wellcome Sanger разработала метод, который позволил сформировать единую картину клеток кишечника, их расположения и взаимодействий. С помощью него ученые объединили 25 наборов данных из разных источников и создали атлас, состоящий из 1,6 миллиона клеток. В исследовании использовались данные секвенирования РНК единичных клеток, которое показывает активность генов в каждой отдельной клетке. Этот метод можно сравнить со сверхточным микроскопом: он позволяет различать клетки не только по их внешнему виду, но и на молекулярно-генетическом уровне, что даёт гораздо более полное понимание их функций. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Клеточный атлас ЖКТ охватывает образцы тканей здоровых людей и пациентов с заболеваниями желудочно-кишечного тракта: раком желудка и толстой кишки, непереносимостью глютена и воспалительными заболеваниями кишечника. Это позволяет исследователям изучать типы клеток, их расположение и взаимодействие с окружающими тканями в норме и патологии.

Благодаря клеточному атласу ЖКТ, ученым удалось сделать важный вывод о так называемых метапластических клетках кишечника (Рис. 1). Эти клетки образуются из стволовых клеток кишечника при его воспалении и играют важную роль в заживлении слизистой оболочки. Однако исследователи обнаружили, что они также имеют генетическое сходство с клетками ЖКТ, участвующими в воспалении. Ученые предположили, что при воспалительных заболеваниях кишечника метапластические клетках запускают своеобразный «воспалительный цикл», который усиливает и поддерживает реакцию воспаления. Так, клеточный атлас кишечника обеспечивает более глубокое понимание его воспаления, что открывает новые пути для его лечения и профилактики.

Рис. 1. Метапластические клетки в желудочно-кишечном тракте человека. Источник: [2]

Атлас клеток кишечника выложили в открытый доступ, чтобы учёные по всему миру могли использовать его в своих исследованиях и дополнять новыми данными. «Интеграция результатов анализа единичных клеток помогает нам лучше понять структуру и функции человеческого кишечника, а также объединяет исследователей для совместной работы над улучшением здоровья людей», — прокомментировала первый автор исследования Аманда Оливер.

Кроме того, 20 ноября в журнале Nature были опубликованы и другие клеточные атласы, такие как атлас формирующегося скелета эмбриона, тимуса — органа, играющего ключевую роль в функционировании иммунной системы, плаценты и клеток сосудов. Все эти атласы являются частью масштабного проекта Human Cell Atlas (HCA), цель которого — создать «Википедию для клеток», то есть собрать атласы для всех типов клеток, составляющих человеческое тело.

Запущенный в 2016 году, проект HCA объединяет более 3600 исследователей из 102 стран и включает информацию о почти 62 млн клеток, полученных от 9100 доноров. Сегодня консорциум работает над созданием атласов 18 органов и систем органов, самый сложный из которых — мозг. На платформе HCA уже размещены черновые варианты атласов легких, нервной системы и глаза. Открытия, сделанные в рамках проекта, уже находят применение в медицине: от диагностики до разработки новых лекарств. HCA окажет глубокое влияние на все аспекты биологии и здравоохранения, что в конечном итоге приведет к новой эре прецизионной медицины.