Novi atlas detaljno mapira 1,6 milijuna ljudskih crijevnih stanica s neviđenom točnošću

Do sada najopsežnija karta stanica ljudskog crijeva stvorena je kombiniranjem prostornih i pojedinačnih podataka iz 1,6 milijuna stanica.

Mapiranje crijevnih stanica moglo bi pružiti bolji uvid u ono što se događa kod bolesti poput raka crijeva i upalne bolesti crijeva (IBD). Koristeći atlas, istraživači sa Sanger instituta i njihovi kolege identificirali su novu ulogu određene crijevne stanice koja može biti uključena u ciklus upale kod nekih ljudi, uzrokujući bol i nelagodu.

Studija, objavljena u časopisu Nature, opisuje kako je tim kombinirao više od 25 jedinstvenih skupova podataka o ljudskom gastrointestinalnom (GI) sustavu kako bi stvorio najveći svjetski besplatno dostupan resurs podataka o crijevima. Ovaj resurs uključuje uzorke i zdravih osoba i onih koji pate od raznih bolesti.

Značenje karte stanica crijeva

Boljim razumijevanjem strukture crijeva u zdravlju i bolesti, istraživači mogu identificirati ključne promjene koje mogu biti povezane s pojavom bolesti poput ulceroznog kolitisa i Crohnove bolesti, kao i otkriti nove ciljeve za razvoj lijekova.

Ovaj članak dio je serije publikacija (Nature Portfolio) povezanih s projektom Atlas ljudskih stanica koje predstavljaju značajan napredak u našem razumijevanju ljudskog tijela. Ove studije osvjetljavaju ključne aspekte razvojne biologije, zdravlja i bolesti te doprinose razvoju analitičkih alata koji će pomoći u razvoju atlasa ljudskih stanica.

Gastrointestinalni trakt obuhvaća organe odgovorne za probavu, od usta do anusa. Obavlja važne funkcije poput apsorpcije hranjivih tvari i zaštite od patogena. Gastrointestinalne bolesti pogađaju milijune ljudi diljem svijeta. Na primjer, ulcerozni kolitis i Crohnova bolest pogađaju više od 7 milijuna ljudi. Ove bolesti karakteriziraju simptomi poput bolova u trbuhu, proljeva, rektalnog krvarenja, umora i problema sa zglobovima.

Rak debelog crijeva, također poznat kao kolorektalni karcinom, četvrti je najčešći rak u Ujedinjenom Kraljevstvu, s gotovo 43 000 dijagnoza svake godine. U svijetu postoji oko dva milijuna slučajeva.

Stvaranje usklađenog resursa

Zbog važnosti ovih bolesti provedene su mnoge studije strukture gastrointestinalnih stanica na jednoj jezgri. Međutim, fragmentirani podaci i metode otežali su vanjskim istraživačima korištenje tih resursa.

Kako bi riješili ovaj problem, istraživači su razvili alat za harmonizaciju podataka, stvarajući standardizirani resurs stanica crijeva koji je dostupan znanstvenicima diljem svijeta. Alat se također može primijeniti na druge organe za daljnja istraživanja.

Rezultirajući atlas kombinira 25 skupova podataka i uključuje 1,6 milijuna stanica s podacima o jednojezgri i prostornim podacima, pružajući informacije o vrstama stanica, njihovoj lokaciji i interakcijama s okolinom. Atlas uključuje podatke zdravih pojedinaca, kao i pacijenata s gastrointestinalnim i kolorektalnim karcinomom, celijakijom, ulceroznim kolitisom i Crohnovom bolešću.

Otkriće nove uloge stanica

Tim je otkrio vrstu stanica poznatih kao crijevne metaplastične stanice koje mogu biti uključene u upalu. Ove stanice, koje su normalno uključene u popravak sluznice želuca, pokazale su genetske sličnosti s drugim gastrointestinalnim stanicama povezanim s upalom. Znanstvenici nagađaju da upala kod IBD-a uzrokuje promjene u tim stanicama, povećavajući upalu.

Primjena atlasa

Atlas je dostupan besplatno, a razvijeni su i novi postupci koji omogućuju dodavanje budućih istraživačkih podataka, stvarajući dinamičan i pristupačan resurs za znanstvenike.

Dr. Amanda Oliver, prva autorica iz Sanger instituta, rekla je:
„Prostorni i pojedinačni nukleusni podaci pružaju jedinstven uvid u to kako stanice crijeva međusobno djeluju, pomažući u boljem razumijevanju funkcioniranja ljudskog tijela. Nadamo se da će istraživači nastaviti graditi na ovom resursu, dodajući nove uvide za poboljšanje ljudskog zdravlja.“

Dr. Rasa Elmentaite, koautorica studije, dodala je:
„Ovaj integrirani atlas uključuje ogromnu količinu podataka, što nam omogućuje identifikaciju patogenih tipova stanica koje bi mogle biti mete budućih intervencija.“

Profesorica Sarah Teichmann, suosnivačica Atlasa ljudskih stanica, rekla je:
„Ovaj atlas pokazuje što se može postići otvorenom suradnjom znanstvenika iz cijelog svijeta. To je moćan alat za razumijevanje bolesti i razvoj novih tretmana.“