Ca urmare a unei ample colaborări ce a implicat peste 2300 de cercetători din 83 de țări, s-a ajuns la crearea celui mai complet atlas internațional de celule umane sănătoase de până acum.
Cum? Prin cartografierea pozițiilor a peste un milion de celule, în 33 de organe diferite.
Această performanță incredibilă ne ajută să înțelegem mai bine starea de sănătate a oamenilor, bolile, tratamentele și vaccinurile, cu scopul de a mapa fiecare tip de celulă din corpul uman, ca parte a atlasului internațional de celule umane.
„Puteți să vă gândiți la acesta ca la un Google Maps, dar pentru corpul uman”, a declarat Sarah Teichmann, genetician la Institutul Sanger (organizație britanică non-profit, axată pe cercetarea în domeniul geneticii).
„Este adevărat că hărțile vizualizează celulele individuale și locul în care acestea se află în țesuturile pe care le urmărim.”, a adăugat Teichmann.
Studii ample pentru a găsi modele moleculare
Patru studii ale cercetătorilor implicați în cercetare au valorificat tehnologiile de laborator performante și procesele ca învățarea automată, pentru a mapa, a compara și a cerceta în profunzime blocul de bază al vieții: celula. Noii algoritmi au fost esențiali în identificarea modelor moleculare importante.
„Oamenii se gândesc adesea la genom ca la modelul după care este construit organismul, ceea ce nu este chiar corect. Genomul este mai degrabă o listă de piese, deoarece fiecare tip de celulă folosește un set diferit de piese” a explicat Steve Quake, bioinginer la Stanford.
„Ceea ce am reușit să facem în mod colectiv prin această amplă cercetare este să ajutăm la înțelegerea și interpretarea modului în care diferitele piese ale genomului sunt utilizate pentru a defini diferite tipuri de celule și pentru a crea definiții moleculare pentru toate tipurile de celule pe care le-am studiat în mod colectiv”, a declarat Aviv Regev, biolog la MIT (Institutul de tehnologie din Massachusetts).
„Seturile uriașe de date, compilate datorită generozității donatorilor de țesuturi, ne vor permite să stabilim conexiuni între aceste celule, pentru o perspectivă mai completă a întregului corp, a proceselor noastre biologice și a perturbărilor care duc la boli. De exemplu, putem avea variante genetice în ADN-ul nostru care sunt împărtășite de toate celulele din organism și, totuși, boala în sine se va manifesta doar în anumite țesuturi, în anumite organe. Iar asta se va întâmpla pe baza genelor pe care celulele chiar le folosesc”, a adăugat Regev.
Studiul ei a dezvoltat procese experimentale cu scopul de a crea cu precizie profilul mai multor tipuri de celule, pentru a ajuta la crearea atlasului și, de asemenea, la căutarea prin el.
„În studiul nostru, am arătat că această abordare poate genera perspective cruciale despre rolul celulelor și țesuturilor în multe boli, ceea ce va declanșa noi studii științifice și biomedicale care vizează un obiectiv comun, acela de a revoluționa medicina”, a spus Regev.
Atlasul internațional de celule sănătoase a dezvăluit deja noi tipuri de celule, modele de comunicare între celule, caracteristici ale celulelor specifice țesutului, modele de microbiom, stări celulare importante pentru o boală și multe altele.
Cercetătorii și-au completat descoperirile cu experimente. Printre aceste experimente s-au numărat și testele de molecule de semnalizare în organoizi (sisteme de culturi 3D derivate din celule stem, cu ajutorul cărora pot fi recreate arhitectura și fiziologia organelor umane).
Tabula Sapiens
Unul dintre seturile de date, numit Tabula Sapiens, conține profilurile moleculare a 400 de tipuri diferite de celule, obținute din secvențierea ARN-ului unicelular a aproape jumătate de milion de celule vii.
S-a descoperit modul în care unele tipuri de celule seamănă între ele, indiferent de locul în care se găsesc în corp, în timp ce alte tipuri de celule sunt extrem de diferite unele de altele, în diferite țesuturi.
În timp ce cercetătorii au descoperit deja multe gene care se ascund în spatele bolilor, există încă multe lucruri pe care nu le știm despre țesuturile și mediile în care se manifestă aceste gene. Seturile de date de cartografiere celulară le permit cercetătorilor să identifice aceste țesuturi și să investigheze ce tipuri de celule participă împreună pentru a forma un boală, oferind mai multe ținte pentru tratamente.
“În plus, un atlas de celule sănătoase poate dezvălui și unde va fi în organism o moleculă vizată pentru un tratament, permițându-ne să vedem dacă va exista un nivel de toxicitate”, a explicat Regev.
Noile descoperiri au fost cuprinse într-o colecție de lucrări ale echipelor de cercetare. Câteva echipe au abordat în mod special sistemul imunitar, căutând locațiile celulelor imune și modul în care acestea se maturizează din perspectiva dezvoltării.
Genomistul Chenqu Suo și echipa au descoperit un nou tip de celulă imunitară care pare să fie implicată în recunoașterea auto-antigenelor.
Acestea sunt doar câteva exemple ale posibilelor aplicații interesante ale unui atlas de celule sănătoase și vor fi și mai multe de descoperit, pe măsură ce oamenii de știință cu experiență și cei la început de drum continuă să se bazeze pe el.
Aceste studii au fost toate publicate în Science:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl4896
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl4290