Атлас клеток: что это и как помогает медицине
Неотъемлемой частью современных прорывных исследований в области биологии и медицины стали «омиксные» технологии. Они основаны на данных о ДНК (геномике) и РНК (транскриптомике) клетки, белках (протеомике) и процессах метаболизма (метаболомике). Если всю эту информацию объединить, можно составить клеточный атлас целого органа.
Клеточный атлас — это карта пространственного расположения строительных блоков органа (хотя бывают и атласы кровеносных сосудов, и разных типов опухолей), которая дополнена информацией о биохимических процессах, происходящих внутри и между отдельными клетками. Атласы нужны, чтобы точно понимать, как диагностировать и лечить разные заболевания. Благодаря этому инструменту можно наглядно изучать процесс, ставший причиной патологии, например, почему в клетке произошел сбой и как он распространился на весь орган. Еще «омики» помогают в целом изучать процессы в организме: как клетки плода проникают в сосуды матки и меняют их или как группируются клетки кишечника.
Новые атласы органов недавно опубликовали в журнале Nature. Каждый из них представляет гигантский набор данных об активности генов и их экспрессии — производстве белков в отдельных клетках.
Ученые из James Cranley Wellcome Sanger Institute представили наиболее подробный и всеобъемлющий атлас клеток сердца человека, включая специализированные ткани сердечной проводящей системы, где берет начало сердцебиение. Ученые описали восемь областей главной мышцы нашего тела и 75 различных состояний клеток.
Слева представлен срез тканей сердца взрослого человека, а справа обозначены отдельные клетки на этом срезе
Изображение: © Kazumasa Kanemaru / Spatially resolved multiomics of human cardiac niches / Springer Nature Limited
Благодаря атласу удалось выяснить, как именно взаимодействуют клетки сердца и нервной системы, а также подробнее изучить «встроенную» иммунную систему органа.
Отдельное исследование посвящено взаимодействию плаценты и матки. Ученые использовали данные полумиллиона клеток и 588 отдельных сосудов матки, чтобы отследить процесс их образования и начала взаимодействия (например, того, как именно во время беременности происходит доставка питательных веществ в организм ребенка). Оказалось, что клетки плода внедряются и изменяют кровеносные сосуды в слизистой оболочке матки, чтобы она могла эффективнее доставлять питание плоду. Если на этом этапе происходит сбой, то могут развиться преэклампсия и другие патологические состояния, способные поставить жизни матери и будущего ребенка под угрозу.
В другом исследовании ученые сравнили здоровые клетки почки с поврежденными. Сделав это, им удалось лучше понять процесс перехода клеток в патологическое состояние. Их коллеги оценили клетки из образцов, взятых у восьми человек, и определили уникальные характеристики разных участков кишечника.
С каждым годом таких научных работ будет больше. Скоро атласы станут неотъемлемой частью медицины будущего, ведь детальное изучение процессов, ставших причиной болезни, дает возможность шагнуть вперед в разработке новых лекарств и подходов к терапии.
Лучше один раз увидеть: какое у вирусов «лицо»
Читать
