Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Мультитканевые клеточные атласы позволяют лучше понять иммунитет и болезни

Цель Атласа клеток человека, заключающаяся в картировании каждого типа клеток в организме человека для преобразования наших знаний о биологии, инфекциях и болезнях, стала важным шагом на пути к достижению четырех исследований, опубликованных сегодня в журнале Science.

Исследователи из международного консорциума Human Cell Atlas (HCA) создали очень подробные карты более миллиона отдельных клеток в 33 органах и системах человеческого тела , что дает новое понимание биологии здоровья и болезней человека, включая иммунную систему.

Эти взаимодополняющие атласы клеток многих тканей будут способствовать созданию единого атласа клеток человека и будут иметь множество терапевтических применений, включая информирование нас о распространенных и редких заболеваниях, разработке вакцин, противоопухолевой иммунологии и регенеративной медицине.

До сих пор HCA в основном была сосредоточена на получении глубокого клеточного понимания отдельных органов, тканей или небольших подмножеств тканей. Итак, четыре крупных совместных исследования ученых из Wellcome Sanger Institute, Великобритания; Институт Броуда Массачусетского технологического института и Гарварда, США; Биохаб Чана Цукерберга, США; и их международные сотрудники разработали методы и создали самые полные на сегодняшний день атласы перекрестных тканей.

Доступные в открытом доступе атласы позволяют исследователям детально сравнивать конкретные типы клеток в организме, выявляя новые функции клеток и проливая свет на здоровье и болезни.

Глубокое погружение в иммунную систему через ткани

Исторически наше понимание иммунной системы человека в основном ограничивалось ролью клеток, циркулирующих в крови, однако иммунные клетки в тканях играют ключевую роль в поддержании здоровья и борьбе с инфекцией. В одной из научных статей исследователи из Института Wellcome Sanger, Кембриджского университета и их сотрудники секвенировали РНК из 330 000 отдельных иммунных клеток со всего тела взрослого человека, чтобы понять функцию иммунных клеток в различных тканях.

После создания тщательно отобранного каталога иммунных клеток в организме человека команда разработала инструмент машинного обучения — CellTypist — для автоматизации идентификации типа клеток. Используя этот инструмент, они определили около сотни различных типов иммунных клеток, включая определенные макрофаги, Т-клетки и В-клетки, а также их распределение в различных тканях.

Доктор Сара Тейхманн, сопредседатель Организационного комитета Атласа клеток человека, глава отдела клеточной генетики в Институте Велкома Сэнгера и старший автор статьи, сказала: «Подробное понимание клеток с помощью Атласа клеток человека поможет объяснить многие аспекты здоровья и болезней человека.Сравнивая определенные иммунные клетки в нескольких тканях от одних и тех же доноров, мы определили разные типы Т-клеток памяти в разных областях тела, что может иметь большое значение в борьбе с инфекциями.Наши открытые данные будут способствовать к Атласу клеток человека и может служить основой для разработки вакцин или для улучшения дизайна иммунной терапии для борьбы с раком».

Второе исследование, проведенное Институтом Сэнгера, Кембриджским университетом и их сотрудниками, появилось сегодня в Интернете в журнале Science, в результате которого был создан всеобъемлющий атлас развивающейся иммунной системы человека по органам, раскрывающий ткани, участвующие в формировании крови и иммунных клеток, и улучшающий наше понимание . иммунных нарушений. Он также выявляет типы клеток, которые теряются по мере взросления, что позволяет использовать данные для инженерии клеток in vitro и исследований в области регенеративной медицины.

Атлас из замороженных тканей проливает свет на гены редких и распространенных заболеваний

Одним из обещаний атласов отдельных клеток является помощь в картировании конкретных типов клеток, в которых гены болезней — от тех, которые вызывают редкие заболевания, такие как мышечная дистрофия, или способствуют риску распространенных заболеваний, таких как болезни сердца, — действуют в организме человека. Для этого необходимо профилировать все типы клеток, включая клетки скелетных мышц, жировые клетки и нейроны, которые трудно захватить. Клетки от большего количества людей также имеют жизненно важное значение, что требует от ученых сбора и замораживания тканей перед анализом.

В одной из новых статей журнала Science исследователи из Института Броуда и их сотрудники рассказывают, как они оптимизировали секвенирование одноядерной РНК, чтобы решить проблему использования замороженных клеток, а затем создали атлас перекрестных тканей для анализа 200 000 клеток из нескольких банков. замороженные ткани с упором на гены редких и распространенных заболеваний. Используя новые алгоритмы машинного обучения, команда затем систематически связала клетки в атласе с 6000 одногенными заболеваниями и 2000 сложными генетическими заболеваниями и признаками, чтобы идентифицировать типы клеток и генные программы, которые могут быть вовлечены в болезнь, выявляя множество новых отправных точек для новых. исследования здоровья и болезней.

Д-р Авив Регев, сопредседатель Атласа клеток человека и профессорско-преподавательский состав в отпуске из Института Броуда и Массачусетского технологического института, который в настоящее время является главой отдела исследований и ранних разработок Genentech и старшим автором статьи, сказал: «Наша одноядерная Исследование Human Cell Atlas демонстрирует мощный крупномасштабный способ анализа клеток из образцов замороженных тканей по всему телу с помощью вычислительных достижений глубокого обучения и открывает путь к изучению тканей целых когорт пациентов на уровне отдельных клеток. создать новую дорожную карту для множественных заболеваний, напрямую связав клетки с биологией болезней человека и генами риска заболеваний в тканях Мы ожидаем, что эта работа приведет ко многим новым исследованиям и позволит текущим усилиям атласа клеток человека построить справочную карту все человеческие клетки».

Tabula Sapiens: широкий атлас перекрестных клеток

Последняя статья в этом наборе описывает очень большое исследование перекрестных тканей, проведенное исследователями из биохаба Чана Цукерберга и их сотрудниками. Команда использовала секвенирование РНК одной клетки живых клеток для анализа многих органов от одного и того же донора, что позволило проводить сравнения между тканями с учетом генетического фона, возраста и воздействия окружающей среды. Коллекция из почти полумиллиона клеток представляет собой уникально широкий атлас перекрестных тканей из живых клеток и создала набор данных, который исследователи называют «Tabula Sapiens».

Данные Tabula Sapiens позволили детально охарактеризовать более 400 конкретных типов клеток, их распределение и вариации экспрессии генов в тканях. Кроме того, анализируя живые клетки , их данные также позволили провести первый крупномасштабный анализ альтернативного сплайсинга генов в атласе одной клетки. Исследование предоставляет исследователям огромный исследовательский ресурс аннотированных экспертами человеческих типов клеток, которые дадут новое понимание фундаментальной биологии и болезней.

Профессор Стивен Квейк, президент CZ Biohub Network, и Ли Оттерсон, профессор биоинженерии и профессор прикладной физики в Стэнфордском университете, а также старший автор статьи, заявили: «Tabula Sapiens — это справочный атлас, который дает молекулярное определение сотни типов клеток в 24 органах человеческого тела. Он представляет собой усилия более 150 авторов из нескольких учреждений; научное сообщество будет открывать для себя новое понимание биологии человека с помощью этого ресурса в течение многих лет».

Данные и инструменты HCA о перекрестных тканях находятся в открытом доступе

HCA — это международный совместный консорциум, который составляет карты типов клеток в здоровом организме, предоставляя беспрецедентный ресурс для изучения здоровья и болезней. Открытый передовой консорциум, возглавляемый учеными, HCA — это совместная работа исследователей, институтов и спонсоров со всего мира, насчитывающая более 2300 членов из 83 стран мира.

Благодаря приверженности открытому доступу, этике и глобальной справедливости данные HCA находятся в открытом доступе, чтобы приносить пользу людям во всем мире. Данные этих и других исследований находятся в свободном доступе на порталах данных HCA, к которым исследователи со всего мира могут получить доступ через Платформу координации данных HCA, а также через Cambridge Cell Atlas, Broad Single Cell Portal и UCSC Cell Browser.

Профессор Стен Линнарссон из Каролинского института в Швеции и член Организационного комитета HCA сказал: «Атлас клеток человека меняет наше понимание биологии и болезней. Эти исследования перекрестных тканей представляют собой веху для HCA и биологии отдельных клеток . путем систематического, всестороннего сравнения одних и тех же типов клеток в процессе развития и взрослой жизни.Они являются большим шагом вперед к созданию Атласа клеток человека всех типов клеток в организме человека, закладывая основу для новой эры диагностики, здравоохранения и прецизионная медицина».

Мультитканевые клеточные атласы позволяют лучше понять иммунитет и болезни

Теги: иммунитет

В тренде