Справочник всех клеток человека для понимания происхождения болезней: «Google Maps of biology».
Аргентина 2024-11-24 18:05:25 Телеграм-канал "Новости Аргентины"
МАДРИД - В научно-фантастических фильмах мы видели, как человек попадает в машину, которая сканирует его клетки, чтобы обнаружить болезнь и вылечить ее. Робот-врач - это антиутопия, но наука стремится к технологии, которая поможет специалистам из плоти и крови рано и точно диагностировать любой недуг и назначать индивидуальное, точное лечение. Пусть это и далекая цель, но сегодня она уже ближе: батарея из более чем 40 исследований, опубликованных на этой неделе, продвигается к созданию 3D-атласа всех клеток человека - подробной и всеобъемлющей цифровой инструкции по эксплуатации организма. Как и любой большой научный проект, анонс Атласа клеток человека (HCA) в 2016 году не был самой обсуждаемой новостью дня. В то время он начинался как амбициозная, но все еще скромная инициатива, представленная на презентации в Лондоне сотней ученых во главе с двумя биологами - Авивом Регевом (сейчас работает в Genentech) и Сарой Тайхманн (сейчас в Кембриджском институте стволовых клеток). За прошедшие годы HCA выросла до более чем 3600 членов из ста стран и финансируется более чем сотней учреждений по всему миру. Сегодня это один из крупных глобальных консорциумов так называемой Большой науки, который по своим масштабам превосходит проект «Геном человека». HCA состоит из 18 сетей, каждая из которых занимается исследованием какого-либо органа, ткани или системы. Ученые уже охарактеризовали более 100 миллионов клеток от 10 000 человек, уделяя особое внимание тому, чтобы обеспечить полное разнообразие человеческих организмов. Применяя методы прецизионной геномики к каждой отдельной клетке, а также мощные инструменты биоинформатики и искусственного интеллекта (ИИ), они выясняют, какие из 20 000 генов человеческого генома активны в каждом типе клеток, что формирует нечто вроде DNI каждого клеточного профиля; какие белки они производят и как они действуют, связь между клетками и их архитектуру в тканях, и все это в виде пространственных карт, по которым можно детально ориентироваться. На данный момент HCA предоставила более 440 исследований, а на портале данных уже представлены атласы нервной системы, легких и глаз, которые будут наложены на другие, чтобы сформировать «полную справочную карту здорового человеческого тела», - резюмирует Тайхманн. Атлас охватывает не только взрослый организм, но и развитие органов и тканей на эмбриональном и педиатрическом этапах, которые часто являются источником заболеваний на протяжении всей жизни. «Более 40 исследований, опубликованных в среду в нескольких журналах Nature, являются «поворотным моментом для сообщества HCA», - говорит Регев, - это серьезный совместный толчок для проекта, который охватывает множество направлений, от развития плаценты, скелета и нервной системы до влияния генетических вариаций на клеточные заболевания, воздействия Covid-19 на легкие, функции и изменения пищеварительной системы и других областей. Все эти результаты будут интегрированы в первый проект HCA, который будет опубликован в 2025-26 годах, будет доступен онлайн с открытым доступом и продолжит расти, чтобы включить в себя объем миллиардов клеток в каждом органе и ткани человеческого тела, составляющих в общей сложности около 37 триллионов клеток». По словам Регева, „главное будущее - и текущая польза - это продвижение в раскрытии причин заболеваний и разработке лекарств“. Ученые уже ежедневно используют атлас для этих целей. Таким образом, объясняет соучредитель HCA, исследователи сравнивают клетки из больных тканей, например, биопсий опухолей или пациентов с аутоиммунитетом, со здоровыми эталонными клетками; различия в их составе и экспрессируемых генах дают ключ к разгадке происхождения болезни и возможных методов лечения. «В компании Genentech мы проводим клинические испытания при воспалительных заболеваниях кишечника, которые мы начали отчасти благодаря крупномасштабному анализу данных атласа», - говорит она. Испытание, на которое ссылается Регев, связано с одним из опубликованных исследований, в котором выявлен тип клеток, причастных к воспалительным заболеваниям кишечника, таким как язвенный колит и болезнь Крона. Это исследование, проведенное под руководством Тайхмана и опубликованное в журнале Nature, представляет собой совместную работу группы ученых из Института биомедицинских исследований Августа Пи и Суньера (Ibibaps), расположенного в больнице Клиник в Барселоне, и Центра биомедицинских исследований гепатических и пищеварительных заболеваний (Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Hepáticas y Digestivas, Ciberehd). «Исследователи собрали существующие последовательности РНК - продукта генов, используемых для создания белков, - из отдельных клеток, а также новые образцы, собрав в общей сложности 1,1 миллиона здоровых клеток 137 различных типов из всего пищеварительного тракта, как взрослого, так и развивающегося. Атлас пищеварения дополнен еще полумиллионом клеток, полученных при таких заболеваниях, как рак желудка или толстой кишки, койлиакия, язвенный колит и болезнь Крона. «Сравнивая транскрипционные профили (РНК, присутствующая в клетках), ученые обнаружили в толстой кишке пациентов клетки, похожие на клетки желудка или тонкой кишки. «Наличие клеток, соответствующих другой ткани, является обычным явлением в контексте хронического воспаления», - говорит Азусена Салас, руководитель испанской группы. Ученый поясняет, что раньше это относили к заживлению ран в стенке кишечника, но есть и новое открытие: эти ошибочные клетки, которые образуются из стволовых клеток в процессе восстановления, способствуют развитию самого воспаления. «По словам соруководителя исследования Расы Элментайте из Ensocell Therapeutics, обработка результатов, полученных с помощью пищеварительного атласа, в платформах искусственного интеллекта поможет разработать новое поколение терапевтических средств. Органоиды, миниатюрные версии органов и тканей, которые уже используются в лабораториях для углубления понимания их функций и болезней, а также для тестирования новых лекарств, будут играть центральную роль в этих новых методах лечения». «Чтобы знать, что органоид правильно представляет орган, нам нужно сравнить его клетки с эталонным атласом органа, и HCA дает нам такую возможность», - говорит Регев. На горизонте маячит долгожданное обещание регенеративной медицины: «Понимание нормального развития клеток помогает биомедицинской инженерии создавать клетки, которые могут быть введены в организм в качестве терапии». «By Javier Yanes»©EL PAÍS, SL»