Atlas ćelija donosi prekretnicu u razumevanju ljudskog tela

Prema najnovijim podacima iz ambicioznog projekta pokrenutog 2016. godine, više od 3.600 naučnika iz preko 100 zemalja analiziralo je više od 100 miliona ćelija od preko 10.000 ljudi, kako bi izradili atlas svih vrsta ćelija u ljudskom telu.

Novo istraživanje zasnovano na nalazima, objavljenim u nekoliko radova u časopisu Nejčer i njegovim sestrinskim časopisima, predstavlja „skok u razumevanju ljudskog tela“, prema konzorcijumu Human Cell Atlas (Atlas ljudskih ćelija). Poduhvat je po obimu i polju rada sličan projektu Ljudski genom, za koji je trebalo dve decenije.

„Ćelije su osnovna jedinica života, a kada stvari krenu naopako, one pođu naopako pre svega u našim ćelijama“, napominje Aviv Regev, osnivač Atlasa ljudskih ćelija i izvršni potpredsednik za istraživanje i rani razvoj u Genenteku, biotehnološkoj kompaniji sa sedištem u San Francisku.

„Izazov nam je predstavljalo to što nismo dovoljno dobro poznavali ćelije da bismo razumeli kako varijante i mutacije u našim genima zaista utiču na bolest. Kada dobijemo ovu mapu, moći ćemo bolje da pronađemo uzroke bolesti", rekla je Regev na konferenciji za medije.

Ažurirana 'mapa iz 15. veka'

Regevova je uporedila naučno znanje o ćelijskoj biologiji pre inicijative Atlas ljudskih ćelija sa „kartom iz 15. veka“.

„Sada, godinama kasnije, rezolucija mape je mnogo veća“, naglašava. „To je više kao Gugl mape, gde imate pogled na stvarnu topografiju u veoma visokoj rezoluciji, a pored toga, imate prikaz ulice koji vam zaista objašnjava šta se tamo dešava. I dodatno, čak možete videti i obrasce vožnje, poput dinamičkih promena koje se dešavaju tokom dana“, objašnjava Regev.

„Napravili smo veliki skok … ali još uvek imamo posla.”

Izazov je u tome što različite vrste ćelija mogu izgledati morfološki nerazlučive pod mikroskopom, ali se mogu dramatično razlikovati na molekularnom nivou. Štaviše, ćelije se menjaju kako ljudi stare i u odnosu na spoljašnje okruženje.

Napredak u tehnologiji sekvenciranja jedne ćelije omogućava naučnicima da shvate kako se geni u pojedinačnoj ćeliji uključuju i isključuju analizom RNK, koja čita DNK sadržanu u svakoj ćeliji. Ova tehnologija, u kombinaciji sa moćnim računarskim i metodama veštačke inteligencije, omogućava istraživačima da kreiraju ličnu kartu za svaki tip ćelije.

Nekada se mislilo da postoji samo 200 različitih tipova ćelija. Naučnici sada znaju da ih ima na hiljade. Konzorcijum gradi mape 18 bioloških mreža, od kojih je najsloženija mozak, a prvi kompletan nacrt Atlasa ljudskih ćelija biće objavljen 2026. godine, najavljuje Regevova. Atlas ćelija ima za cilj da popuni vezu koja nedostaje između gena, bolesti i terapija lečenja.

„Ovo je samo neverovatno uzbudljivo putovanje, u smislu našeg putovanja kroz ljudsko telo i otkrivanja fundamentalnih novih uvida u naše ćelije“, napominje Sara Tajhman, osnivač Atlasa ljudskih ćelija i profesor na Institutu za matične ćelije britanskog Univerziteta u Kembridžu.

Nova otkrića bi mogla da otključaju nove tretmane

Prekretnice koje su objavljene uključuju mapiranje svih ćelija creva; pravljenje nacrta kako se ljudski skeleti formiraju u materici; razumevanje osnovne strukture timusa, organa koji igra ključnu ulogu u funkcionisanju imunog sistema; mapiranje molekularne arhitekture placente; i izgradnju atlasa ljudskih vaskularnih ćelija.

Atlas gastrointestinalnog trakta, koji uključuje tkiva od usta do jednjaka, želuca, creva i debelog creva, sadrži podatke o 1,6 miliona ćelija i otkrio je tip ćelije koji bi mogao da igra ulogu u hroničnim stanjima kao što je inflamatorna bolest creva.

Rana mapa skeleta otkrila je da su određeni geni aktivirani u razvoja ćelija kostiju mogli biti uzročnici povećanog rizika od razvoja artritisa kuka u odrasloj dobi.

„Imati jasniju sliku o tome šta se dešava dok se formira naš skelet i kako to utiče na stanja kao što je osteoartritis, moglo bi pomoći u otključavanju novih tretmana u budućnosti“, navodi Ken To, koautor istraživanja sa Instituta Velkom Sanger u Engleskoj.

Engleski naučnik Robert Huk otkrio je ćelije 1665. posmatrajući plutu pod mikroskopom. Uveo je reč ćelija jer su ga šare napravljene od celuloznih zidova mrtve plute podsećale na blokove ćelija koje su koristili monasi. Međutim, tek 200 godina kasnije naučnici su konačno shvatili da su ćelije osnovna jedinica ljudskog tela.

Za razliku od originalnog nacrta ljudskog genoma, koji se pretežno zasnivao na jednoj individui, ćelijski atlas ima za cilj da bude globalno reprezentativan i uključuje istraživače i uzorke ljudskog tkiva iz celog sveta.

Projekat je već doveo do nekih značajnih otkrića, uključujući otkriće ranije nepoznatog tipa ćelije u respiratornom traktu zvanog jonocit. Proučavanje ovog retkog tipa ćelija moglo bi da dovede do novih načina lečenja cistične fibroze, genetskog stanja uzrokovanog genom koji utiče na kretanje soli i vode u i iz ćelija.

Tokom pandemije kovida-19, zajednica Atlasa ljudskih ćelija koristila je dostupne podatke da otkrije da su nos, oči i usta najpodložniji infekciji.

„Samo kroz podatke Atlasa ljudskih ćelija bilo je jasno da su te ćelije bile... ulazne tačke pre nego što je virus nastavio u unutrašnje organe. To zaista jednostavno ilustruje koliko je važna zdrava referentna mapa ljudskog tela i duboko molekularno razumevanje nas samih“, naglašava Tajhman.

Džeremi Farar, glavni naučnik Svetske zdravstvene organizacije, koji nije bio uključen u istraživanje, složio se da uvidi koji proizilaze iz atlasa „već menjaju naše razumevanje zdravlja i bolesti“.

„Ova znamenita zbirka radova međunarodne zajednice Atlas ljudskih ćelija naglašava ogroman napredak u mapiranju svake vrste ljudskih ćelija i kako se one menjaju kako rastemo i starimo“, naveo je Farar u saopštenju.