„Human cell atlas“ bildet 1 Million Zelltypen in 33 Organen ab

„Human cell atlas“ bildet 1 Million Zelltypen in 33 Organen ab

Eine internationale Forschungsarbeit hat die bisher umfassendste Referenzkarte einzelner Zellen im menschlichen Körper enthüllt, ein Wissen, das die Erforschung von Gesundheit und Krankheit revolutionieren könnte.

Der riesige Human Cell Atlas enthält detaillierte Karten von mehr als einer Million einzelne Zellen über 33 Organe und Systeme hinweg, gaben Forscher diese Woche bekannt.

„Man kann es sich wie eine Google Maps-Karte der Welt vorstellen menschlicher Körper“, sagte Sarah Teichmann, Leiterin der Zellgenetik am Wellcome Sanger Institute im Vereinigten Königreich und Co-Vorsitzende des Organisationskomitees des Human Cell Atlas Zellen und wo sie in Geweben sitzen, auf die wir zielen.”

Die jüngste Ergänzung des Atlas umfasst die Kartierung von fast 500.000 Zellen aus 24 menschliche Gewebe und Organe, einschließlich Lunge, Haut, Herz und Blut, laut einer Reihe von Papieren, die am 13. Mai in der Zeitschrift veröffentlicht wurden Wissenschaft.

“Diese vier Veröffentlichungen sind ein Meilenstein auf dem Weg zur Erstellung eines vollständigen Atlasses menschlicher Zellen”, sagte Meagan Phelan, Sprecherin der American Association for the Advancement of Science.

Tee Human Cell Atlas-Projekt ist ein offenes, von Wissenschaftlern geführtes Konsortium mit mehr als 2.300 Mitgliedern aus 83 Ländern weltweit.

Der Aufwand steht daneben Humangenomprojektdas daran gearbeitet hat, die gesamte genetische Struktur des Menschen abzubilden, sagte Stephen Quake, Präsident des Chan Zuckerberg Biohub Network und Professor für Biotechnik und angewandte Physik an der Stanford University.

„Die Leute denken oft, dass das Genom die Blaupause des Organismus ist, aber das ist nicht wirklich richtig“, sagte Quake. „Das Genom ist eher eine Teileliste. Jeder Zelltyp verwendet einen anderen Satz von Teilen. Und was wir hier gemeinsam tun konnten, ist zu verstehen und zu interpretieren, wie verschiedene Teile des Genom werden verwendet, um verschiedene Zelltypen zu definieren.”

Anleitung zu neuen Behandlungen

Der Atlas soll die zukünftige medizinische Forschung unterstützen, indem er Wissenschaftlern hilft, die genauen Zellen zu verstehen, die von Krankheiten betroffen sind, sowie die Medikamente, die zu ihrer Behandlung verwendet werden, sagten die Forscher.

Beispielsweise haben Forscher herausgefunden, dass verschiedene Zelltypen – wie z Immunzellen Gold Epithelzellen– spielen unterschiedliche Rollen in verschiedenen Teilen des Körpers, mit subtilen organspezifischen Unterschieden zwischen den Zelltypen.

Überraschenderweise stellten die Forscher fest, dass „Haushaltsgene“, von denen früher angenommen wurde, dass sie grundlegende Funktionen in jeder Zelle auf die gleiche Weise handhaben, wahrscheinlich viel mehr Rollen im ganzen Körper haben als bisher angenommen.

Zusätzlich ein sogenanntes Immunprotein CD47 scheint sich in der Form von Zelle zu Zelle stark zu unterscheiden, sagten die Forscher. Da CD47 sowohl mit Krebs als auch mit der Bildung gefährlicher Plaques an Arterienwänden in Verbindung gebracht wird, könnte dieser Befund die Entwicklung von Medikamenten leiten, die wirksamer und mit weniger Nebenwirkungen sind.

„Wir hoffen, dass wir durch die Verwendung von Karten wie diesen besser in der Lage sind, zu verstehen, wie Krankheiten im Körper entstehen, und den genauen Ort zu identifizieren, an dem Krankheiten entstehen“, sagte Aviv Regev, Co-Vorsitzender des Organisationskomitees für den Human Cell Atlas und Forschungsleiter und frühe Entwicklung bei Genentech. „Das würde es uns ermöglichen, präzisere Diagnosen für Patienten und neue Behandlungen zu entwickeln.“

Zwei der neuen Arbeiten liefern auch ein neues Verständnis des Menschen Immunsystem.

Bisher wurde das Immunsystem hauptsächlich anhand der Rolle von im Blut zirkulierenden Immunzellen beobachtet. Aber auch Immunzellen in Geweben und Organen sind entscheidend für die Erhaltung der Gesundheit, fanden Forscher heraus.

Die Forscher analysierten Immunzellen in 16 Geweben von 12 einzelnen erwachsenen Organspendern und erstellten einen gewebeübergreifenden Immunzellatlas, der die Beziehungen zwischen Immunzellen in einem Gewebe und ihren Gegenstücken in anderen aufzeigte.

Immunzellen-Überraschungen aufgedeckt

„Wir fanden heraus, dass einige Familien von Immunzellen, wie z Makrophagen, haben gemeinsame Signaturen in allen Geweben, während andere, wie Gedächtnis-T-Zellen, unterschiedliche Geschmacksrichtungen haben, je nachdem, in welchem ​​​​Gewebe sie sich befinden”, sagte Teichmann. “Es ist wichtig, den Code zu kennen, dessen Moleküle T-Zellen in bestimmten Geweben steuern und erhalten zum Targeting von Zellen – zum Beispiel für Krebstherapien. Insgesamt haben die Erkenntnisse also Auswirkungen auf Therapien, die die Immunantwort verstärken oder unterdrücken, um Krankheiten zu bekämpfen, und für die Entwicklung von Impfstoffen.“

Ein anderes Papier verwendete maschinelle Lernalgorithmen, um bestimmte im Atlas identifizierte Zellen mit 6.000 Einzelgenkrankheiten und 2.000 komplexen genetischen Krankheiten und Merkmalen zu verknüpfen, sagte Regev.

Die Bemühungen fanden Nicht-Muskelzelltypen, die daran beteiligt waren Muskeldystrophiesagte Regev, sowie Vorhofflimmern Gene, die auch von Zellen in der Skelettmuskulatur, der Speiseröhre und der Prostata verwendet werden.

“Jetzt können wir versuchen, Wege zu finden, um gezielter auf die Zellen abzuzielen, auf die wir eine Wirkung haben möchten, aber nicht auf andere Zellen, die diese Gene ebenfalls im Körper verwenden”, sagte Regev.

Das Human Cell Atlas-Projekt wurde durch Verbesserungen in ermöglicht genetische Analyse die es einfacher und erschwinglicher gemacht haben, solche groß angelegten Bemühungen in Angriff zu nehmen, sagten die Forscher.

„Wenn Sie etwa 10 Jahre zurückgehen, gab es wirklich eine Revolution in der Fähigkeit, einzelne Zellen zu messen“, sagte Regev.

Quake sagte: „Ich fühle mich an den alten Vaudeville-Witz erinnert, dass es 20 Jahre dauert, um über Nacht ein Erfolg zu werden. Das ist ungefähr der Punkt, an dem wir damit stehen. Die Leute hatten diese Vision, die Genexpression in einzelnen Zellen für mehr als drei zu betrachten Jahrzehnte, und die Technologie ist allmählich ausgereift. Es ist so weit gekommen, dass wir sie auf ein Projekt dieser Größenordnung anwenden können.“


Multi-Gewebezellatlanten führen zu einem sprunghaften Verständnis von Immunität und Krankheit


Mehr Informationen:
Der Human Cell Atlas hat mehr darüber seine Arbeit und Entdeckungen.

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Zitieren: „Human cell atlas“ bildet 1 Million Zelltypen in 33 Organen ab (2022, 12. Mai), abgerufen am 12. Mai 2022 von https://medicalxpress.com/news/2022-05-human-cell-atlas-million.html

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